sha256是一种加密算法,全称Secure Hash Algorithm 256-bit,属于SHA-2系列,由美国国家安全局(NSA)设计,并由美国国家标准与技术研究院(NIST)发布的一套加密哈希函数标准。它产生一个256位(32字节)的哈希值,主要用于数字签名、文件校验、密码存储等领域,确保数据的完整性和身份验证。
sha256加密算法原理
1. 输入预处理
SHA-256算法中,消息的处理首先需要进行预处理,包括两个主要步骤填充和附加长度。
填充是消息数据在进行哈希计算之前,需要进行填充,过程首先在消息末尾添加一个1比特,随后根据需要添加0比特,直至整个消息长度(按512比特块计)对896取模的结果等于448。这种填充方式保证经过填充后的消息长度恰好是512比特的倍数。
附加长度是在填充之后,还会在消息的末尾附加一个64比特的长度字段,表示原始消息的二进制位长度,经过预处理的消息总长度正好是下一个512比特块的开始。
2. 分块处理
预处理过的信息会被分成多个512比特的数据块,每个块将独立通过一系列复杂的操作进行处理。
初始化哈希值是在算法开始前,需要设定一组初始哈希值,这些值构成算法的起始状态。
压缩函数是每个数据块都会通过一个名为压缩函数的过程,与当前的哈希值状态进行运算,生成新的哈希值。这个压缩函数是SHA-256算法的核心,包括一系列非线性、模加、循环移位和异或等操作,以及一系列固定的逻辑函数,确保了算法的复杂性和安全性。
迭代处理则是对于消息中的每一个数据块,上述压缩函数都会被执行一次,每次执行都会使用上一轮的输出作为下一轮的输入状态的一部分,直至所有数据块处理完毕。
3. 输出哈希值
经过以上所有处理步骤后,得到的哈希值就是原始消息的SHA-256摘要,这个摘要具有极高的唯一性,即使是微小的消息变化也会导致哈希值的巨大差异,实现消息完整性验证的功能。
SHA-256的安全性是算法的复杂性和不可逆性,从理论方面来说,找到两个不同消息但拥有相同哈希值(即发生哈希碰撞)的可能性比较小,现有计算能力下被视为不可能,但是量子计算的发展,未来可能需要更强的哈希函数应对潜在的量子攻击。