SHA256算法学习

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 复制代码

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 复制代码

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 复制代码

import hashlib
data = "Bileton"
data_hash = hashlib.sha256(data.encode("UTF-8")).hexdigest()
print(data_hash)
>>> b54bc358a78fb7bbfcb6bdcd79ba65436534c222ce67ebbc838e8a29df5b2b28

Java 调用

java 复制代码

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 复制代码

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();