目录
[1. 概要](#1. 概要)
[2. SHA256](#2. SHA256)
[2.1 SHA256简介](#2.1 SHA256简介)
[2.2 SHA256原理详解](#2.2 SHA256原理详解)
[2.2.1 预处理](#2.2.1 预处理)
[2.2.2 消息分块：把输入分成512位的块](#2.2.2 消息分块：把输入分成512位的块)
[2.2.3. 设置初始值： 哈希值](#2.2.3. 设置初始值： 哈希值)
[2.2.4 64个常量](#2.2.4 64个常量)
[2.2.5 逻辑运算](#2.2.5 逻辑运算)
1. 概要
1.定义：
Hash函数将长度可变的数据块M作为输入，产生固定长度的Hash值h=H(M)。
2.特征：
（1）可变长度输入，固定长度输出；
（2）不可逆；
（3）小概率发生碰撞，只能减少碰撞概率，无法避免碰撞；
3.应用：
（1）消息认证；
（2）数字签名；
（3）登陆认证；
（4）入侵检测和病毒检测；
（5）构建伪随机函数和作为伪随机数发生器；
4.密码学Hash函数的安全性需求：
（1）固定长度输入，可变长度输出；
（2）效率高：哈希过程简单；
（3）不可逆；
（4）伪随机性：输出
（5）抗弱碰撞性：对给定的x，找到满足H（x）=H（y）且x≠y在计算上是不可行的；
（6）抗强碰撞性：找到任何满足H(x)=H(y)的数对（x,y）计算上是不可行的；
（5）和（6）可以理解为哈希函数碰撞是小概率事件。
主要有如下哈希算法：
SHA-1、SHA-2和SHA-3是美国国家标准与技术研究所（NIST）发布的安全散列算法家族，用于生成固定长度的哈希值，常用于数据完整性验证和密码学应用。以下是它们的简要介绍：
- SHA-1：由美国国家安全局（NSA）设计，于1995年发布。它生成160位（20字节）的哈希值，呈现为40个十六进制数。但SHA-1已被证明存在安全隐患，2017年被正式攻破，不推荐用于安全敏感场景。12
- SHA-2：这是SHA-1的继任者，于2002年发布，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等变体。SHA-256是其中最常用版本，生成256位哈希值。SHA-2算法目前应用广泛且相对安全，其设计通过消息分块、预处理和迭代压缩函数来增强抗碰撞性。23
- SHA-3：作为SHA-2的补充，SHA-3于2015年发布，基于不同的内部结构（海绵构造），提供与SHA-2类似的安全性。它包括SHA3-224、SHA3-256、SHA3-384和SHA3-512等变体。尽管SHA-3在理论上更抗量子计算攻击，但实际应用较少，尚未成为主流。
今天，这篇文章主要讲解SHA256的算法实现
2. SHA256
2.1 SHA256简介
SHA256是SHA-2下细分出的一种算法
SHA-2，名称来自于安全散列算法2（英语：Secure Hash Algorithm 2）的缩写，一种密码散列函数算法标准，由美国国家安全局研发，属于SHA算法之一，是SHA-1的后继者。
SHA-2下又可再分为六个不同的算法标准
包括了：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
这些变体除了生成摘要的长度 、循环运行的次数等一些微小差异外，算法的基本结构是一致的。
回到SHA256上，说白了，它就是一个哈希函数。
哈希函数，又称散列算法，是一种从任何一种数据中创建小的数字"指纹"的方法。散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合，重新创建一个叫做散列值（或哈希值）的指纹。散列值通常用一个短的随机字母和数字组成的字符串来代表。
对于任意长度的消息，SHA256都会产生一个256bit长的哈希值，称作消息摘要。
这个摘要相当于是个长度为32个字节的数组，通常用一个长度为64的十六进制字符串来表示
来看一个例子：
干他100天成为区块链程序员，红军大叔带领着我们，fighting!
这句话，经过哈希函数SHA256后得到的哈希值为：
A7FCFC6B5269BDCCE571798D618EA219A68B96CB87A0E21080C2E758D23E4CE9
这里找到了一个SHA256在线验证工具，可以用来进行SHA256哈希结果的验证，后面也可以用来检验自己的SHA256代码是否正确。用起来很方便，不妨感受下。
2.2 SHA256原理详解
以输入"**RedBlockBlue"**为例，它对应的二进制码是：
2.2.1 预处理
- 我们需要的输入是 512 的倍数
目前的长度是96bit，所以我们向上取整到最接近的整数：512bit
在输入末尾添加一个1，然后不停添加0，直到距离512的倍数还差64bit: 512-448=64
剩下的64bit，用原始输入长度编码为64位二进制
举个栗子：
回到我们的例子中
"**RedBlockBlue"**的二进制码是：
填充好是
2.2.2 消息分块：把输入分成 512 位的块
因为在我们的例子中输入只有512位，所以我们只有一个块
把512位的块分成16个32位的字
2.2.3. 设置初始值： 哈希值
总共有八个，每个哈希值32bits，也就是总共256bits
这些数字从何而来呢？
取前8个质数（2,3,5,7,11,13,17,19）的平方根的小数部分的前32bits
第一个质数是2，它的平方根是
取它的小数部分
将其转换为二进制
2.2.4 64个常量
在SHA256算法中，用到的64个常量如下
和8个哈希初值类似，这些常量是对自然数中前64个质数(2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,79,83,89,97...)的立方根的小数部分取前32bit而来
2.2.5 逻辑运算
W0到W15，
W16到W63，由以下工时迭代计算得出
假设x值如下：
首先对x进行循环右移7位
对x进行循环右移18位
对x进行右移3位
最后"异或"算法：
初始化a到h为H0到H7
0选择g,1选择f:
abc中大多数是什么值：
运行完这个loop, 更新a~h值
然后更新H的值
因为我们的N=1所以最终结果就是现在这些
把所有32位的H合并成256位，就是最终我们例子"**RedBlockBlue"**的SHA256的值了