SHA-256(Secure Hash Algorithm 256-bit)是一种常用的哈希算法,是SHA-2家族中的一种。它可以将任意长度的数据转换为一个固定长度的256位(32字节)哈希值。
算法特点
- 固定长度输出:无论输入数据有多长,SHA-256总是输出一个256位(64个十六进制字符)的哈希值。
- 单向不可逆:给定输出哈希值,难以反推出原始输入。
算法流程
消息预处理
- 填充 :将消息进行填充,使得填充后的消息长度对512取余为448。
填充方式是在原始消息后面添加一个1,然后连续添加0,直到消息长度达到448比特(即接近512的整数倍)。
填充的最后64位用于存储原始消息的长度(以比特为单位)。 - 分块:将填充后的消息划分为多个512位(64字节)的块。
初始化缓冲区
SHA-256使用八个32位的初始哈希值,表示为H0到H7:
t
H0 = 0x6a09e667
H1 = 0xbb67ae85
H2 = 0x3c6ef372
H3 = 0xa54ff53a
H4 = 0x510e527f
H5 = 0x9b05688c
H6 = 0x1f83d9ab
H7 = 0x5be0cd19
循环压缩
对于每个512位的消息块,SHA-256进行64轮压缩运算。
-
消息扩展
将每个512位的消息块扩展为64个32位的字(W0到W63),前16个字直接来自于消息块,后48个通过非线性函数生成。
-
主循环
使用64个固定的常量K,这些常量是前64个素数的立方根的小数部分。
对于每一轮运算,使用非线性函数(如Σ0、Σ1、Ch、Maj等)进行复杂的位运算,确保哈希函数的混淆性和扩散性。
-
更新哈希值
t
H0 = H0 + a
H1 = H1 + b
H2 = H2 + c
H3 = H3 + d
H4 = H4 + e
H5 = H5 + f
H6 = H6 + g
H7 = H7 + h
输出哈希值
当所有的消息块处理完毕后,将最终的H0到H7值连接起来,得到最终的256位哈希值。
python调用
py
import hashlib
data = "Bileton"
data_hash = hashlib.sha256(data.encode("UTF-8")).hexdigest()
print(data_hash)
>>> b54bc358a78fb7bbfcb6bdcd79ba65436534c222ce67ebbc838e8a29df5b2b28
Java 调用
java
MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
String data = "Bileton";
sha256.update(data.getBytes());
byte[] data_sha256=sha256.digest();
String result = HexFormat.of().formatHex(data_sha256);
System.out.println(result);
>>> b54bc358a78fb7bbfcb6bdcd79ba65436534c222ce67ebbc838e8a29df5b2b28
Android Studio
java
MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("sha-256");
sha256.update(data.getBytes());
byte[] data_sha1 = sha256.digest();
String result = bytesToHex(data_sha1);
Toast.makeText(MainActivity.this,result,Toast.LENGTH_SHORT).show();