区块链芝士丨什么是安全散列算法SHA256？（1）

taotao 快讯 2021年6月21日
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椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）是使用椭圆曲线密码（ECC）对数字签名算法（DSA）的模拟。ECDSA于1999年成为ANSI标准，并于2000年成为IEEE和NIST标准。它在1998年既已为ISO所接受，并且包含它的其他一些标准亦在ISO的考虑之中。

安全散列算法SHA（Secure Hash Algorithm）是美国国家安全局 （NSA） 设计，美国国家标准与技术研究院（NIST） 发布的一系列密码散列函数，包括 SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512 等变体。主要适用于数字签名标准（DigitalSignature Standard DSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。下面以 SHA-1为例，介绍该算法计算消息摘要的原理。
对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中，数据很可能会发生变化，那么这时候就会产生不同的消息摘要。

SHA1有如下特性：不可以从消息摘要中复原信息；两个不同的消息不会产生同样的消息摘要。

一、术语和概念

（一）位(Bit)，字节（Byte）和字（Word）

SHA1始终把消息当成一个位（bit）字符串来处理。本文中，一个“字”（Word）是32位，而一个“字节”（Byte）是8位。比如，字符串“abc”可以被转换成一个位字符串：01100001 01100010 01100011。它也可以被表示成16进制字符串:0x616263.

（二）运算符和符号

下面的逻辑运算符都被运用于“字”（Word）

X^Y = X，Y逻辑与

X / Y = X，Y逻辑或

X XOR Y= X，Y逻辑异或

~X = X逻辑取反

X+Y定义如下：

字 X 和Y 代表两个整数 x 和y, 其中0 <= x < 2^32 且 0 <= y < 2^32. 令整数z= (x + y) mod 2^32.这时候 0 <= z < 2^32. 将z转换成字Z,那么就是 Z = X + Y.

循环左移位操作符Sn(X)。X是一个字，n是一个整数，0<=n<=32。Sn(X)= (X<<n)or(x>>32-n)</n)or(x>

X<<n< span=”” style=”word-wrap: break-word”>定义如下：抛弃最左边的n位数字，将各个位依次向左移动n位，然后用0填补右边的n位（最后结果还是32位）。X>>n是抛弃右边的n位，将各个位依次向右移动n位，然后在左边的n位填0。因此可以叫Sn(X)位循环移位运算

二、SHA1算法描述

在SHA1算法中，我们必须把原始消息（字符串，文件等）转换成位字符串。SHA1算法只接受位作为输入。假设我们对字符串“abc”产生消息摘要。首先，我们将它转换成位字符串如下：

01100001 0110001001100011

―――――――――――――

‘a’=97 ‘b’=98‘c’=99

这个位字符串的长度为24。下面我们需要5个步骤来计算MD5。

（一）补位

消息必须进行补位，以使其长度在对512取模以后的余数是448。也就是说，（补位后的消息长度）%512 = 448。即使长度已经满足对512取模后余数是448，补位也必须要进行。

补位是这样进行的：先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448。总而言之，补位是至少补一位，最多补512位。还是以前面的“abc”为例显示补位的过程。

原始信息：01100001 01100010 01100011

补位第一步：0110000101100010 01100011 1

首先补一个“1”

补位第二步：0110000101100010 01100011 10…..0

然后补423个“0”

我们可以把最后补位完成后的数据用16进制写成下面的样子

61626380 0000000000000000 00000000

00000000 0000000000000000 00000000

00000000 0000000000000000 00000000

00000000 00000000

现在，数据的长度是448了，我们可以进行下一步操作。

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区块链芝士丨什么是安全散列算法SHA256？（1）

2021-06-21 11:10:16

椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）是使用椭圆曲线密码（ECC）对数字签名算法（DSA）的模拟。ECDSA于1999年成为ANSI标准，并于2000年成为IEEE和NIST标准。它在1998年既已为ISO所接受，并且包含它的其他一些标准亦在ISO的考虑之中。

安全散列算法SHA（Secure Hash Algorithm）是美国国家安全局 （NSA） 设计，美国国家标准与技术研究院（NIST） 发布的一系列密码散列函数，包括 SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512 等变体。主要适用于数字签名标准（DigitalSignature Standard DSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。下面以 SHA-1为例，介绍该算法计算消息摘要的原理。
对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中，数据很可能会发生变化，那么这时候就会产生不同的消息摘要。

SHA1有如下特性：不可以从消息摘要中复原信息；两个不同的消息不会产生同样的消息摘要。

一、术语和概念

（一）位(Bit)，字节（Byte）和字（Word）

SHA1始终把消息当成一个位（bit）字符串来处理。本文中，一个“字”（Word）是32位，而一个“字节”（Byte）是8位。比如，字符串“abc”可以被转换成一个位字符串：01100001 01100010 01100011。它也可以被表示成16进制字符串:0x616263.

（二）运算符和符号

下面的逻辑运算符都被运用于“字”（Word）

X^Y = X，Y逻辑与

X / Y = X，Y逻辑或

X XOR Y= X，Y逻辑异或

~X = X逻辑取反

X+Y定义如下：

字 X 和Y 代表两个整数 x 和y, 其中0 <= x < 2^32 且 0 <= y < 2^32. 令整数z= (x + y) mod 2^32.这时候 0 <= z < 2^32. 将z转换成字Z,那么就是 Z = X + Y.

循环左移位操作符Sn(X)。X是一个字，n是一个整数，0<=n<=32。Sn(X)= (X<<n)or(x>>32-n)</n)or(x>

X<<n< span=”” style=”word-wrap: break-word”>定义如下：抛弃最左边的n位数字，将各个位依次向左移动n位，然后用0填补右边的n位（最后结果还是32位）。X>>n是抛弃右边的n位，将各个位依次向右移动n位，然后在左边的n位填0。因此可以叫Sn(X)位循环移位运算

二、SHA1算法描述

在SHA1算法中，我们必须把原始消息（字符串，文件等）转换成位字符串。SHA1算法只接受位作为输入。假设我们对字符串“abc”产生消息摘要。首先，我们将它转换成位字符串如下：

01100001 0110001001100011

―――――――――――――

‘a’=97 ‘b’=98‘c’=99

这个位字符串的长度为24。下面我们需要5个步骤来计算MD5。

（一）补位

消息必须进行补位，以使其长度在对512取模以后的余数是448。也就是说，（补位后的消息长度）%512 = 448。即使长度已经满足对512取模后余数是448，补位也必须要进行。

补位是这样进行的：先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448。总而言之，补位是至少补一位，最多补512位。还是以前面的“abc”为例显示补位的过程。

原始信息：01100001 01100010 01100011

补位第一步：0110000101100010 01100011 1

首先补一个“1”

补位第二步：0110000101100010 01100011 10…..0

然后补423个“0”

我们可以把最后补位完成后的数据用16进制写成下面的样子

61626380 0000000000000000 00000000

00000000 0000000000000000 00000000

00000000 0000000000000000 00000000

00000000 00000000

现在，数据的长度是448了，我们可以进行下一步操作。