SHA-1算法C++实现

SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）是一种广泛使用的密码学散列函数，它能将任意长度的输入（也称为预映射或者消息）转化为固定长度的输出，通常为160位（20字节）。这个算法是1993年由美国国家安全局设计并由NIST（美国国家标准和技术研究所）发布，作为FIPS 180标准的一部分。SHA-1在许多安全应用中用于验证数据的完整性和防止篡改，例如数字签名、文件校验和等。 在C++中实现SHA-1算法涉及到一系列步骤，包括初始化、消息填充、分组处理、循环计算以及结果组合。以下是对这些步骤的详细解释： 1. **初始化**： - SHA-1算法使用5个32位的寄存器A、B、C、D和E，初始值分别为：A0 = 67452301, B0 = EFCDAB89, C0 = 98BADCFE, D0 = 10325476, E0 = C3D2E1F0。 2. **消息填充**： - 输入消息首先会被添加一个1比特的'1'，然后填充0直到消息长度对512取余等于448（以比特计）。 - 接着，会在填充后的消息后面加上64比特的长度字段，表示原始消息的长度（以比特计）。 3. **分组处理**： - 填充后，消息被分为512比特的块，每个块被视为32个32比特的字。 - 每个块都会通过一系列复杂的数学运算（包括异或、循环左移、加法等）进行处理，这些运算构成了SHA-1的核心。 4. **循环计算**： - 对于每个块，算法执行48轮迭代，每轮迭代包括8个不同的计算步骤，这些步骤通过一个特定的函数Ft(t,A,B,C,D)来完成，其中t是当前轮次，A、B、C、D是寄存器的值。 - 在每轮迭代中，还会使用到一个常数K1和一个基于当前轮次t的常数Kt，这些常数预先计算好。 5. **结果组合**： - 每一轮迭代结束后，寄存器A、B、C、D和E的值都会更新，用于下一轮迭代。 - 最终，这5个寄存器的值组合起来形成一个160比特的散列值，通常以40个十六进制数字的形式输出。 在提供的代码中，可以看到以下几个关键函数的实现： - `bny_to_hex`：将4位二进制转换为1位16进制字符。 - `hex_to_bny`：将16进制字符转换为二进制串。 - `KConvert`：将整数转换为指定进制的整数串。 - `strH_to_intH`和`intH_to_strH`：在16进制整数串和符号串之间转换。 - `char_to_bny`：将字符转换为8位二进制串。 - `w_*`函数：实现了二进制字的逻辑运算，如与、或、异或和反码。 - `Recycle_Left`：执行字的循环左移操作。 - `Ft`：实现SHA-1的轮函数。 - `K`：返回基于轮次t的常数。 - `SHA_1_FILL`：执行消息填充。 - `SHA_1_DIVIDE`：将填充后的消息分割成组。 - `SHA_1_RESULT`：整个SHA-1算法的执行函数，结合前面的步骤计算出最终的散列值。 代码中还包含了一个`readfile`函数，用于从文件中读取输入数据，并将结果写入文件。这表明该实现支持读取文件中的数据进行SHA-1散列计算。 总体而言，这段C++代码提供了SHA-1算法的一个具体实现，它能够处理任意长度的消息，将其转化为固定长度的散列值，这在密码学和数据完整性检查中有着重要的应用。