SHA算法的实现.docx
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SHA算法的实现
SHA算法的实现
C语言程序：
#include
#include//定义vector数组
#include//记录消息
usingnamespacestd;
constintNUM=8;//一个字由32比特（或者8个16进制数）
constintBIT=512;//消息认证码要以512比特一组
//字常量
stringH0="67452301";
stringH1="EFCDAB89";
stringH2="98BADCFE";
stringH3="10325476";
stringH4="C3D2E1F0";
//定义SHA1（安全哈希算法）类
classSHA1
{
public:
//将一个字符串形式的字转化为vector数组
vectorhex_into_dec（stringword）;
//将vector转化为string字符串形式
stringnum_into_message（vectorA）;
//两个字X和Y的逻辑"和"
vectorword_AND（vectorA,vectorB）;
//两个字X和Y的逻辑"或"
vectorword_OR（vectorA,vectorB）;
//两个字X和Y的逻辑"异或"
vectorword_XOR（vectorA,vectorB）;
//两个字X和Y的逻辑"补"
vectorword_COMPLEMENT（vectorA）;
//两个字X和Y的摸2^32整数加
vectorword_ADD（vectorA,vectorB）;
//将字X循环左移s个位置
vectorROTL（vectorA,ints）;
//SHA-1的填充方案,我们设定msg由ASCII码组成
vector>SHA_1_PAD（stringmsg）;
//将SHA-1压成以字为单位
vector>>compress（vector>result）;
//定义ft函数，每个ft函数都有B,C,D三个字作为输入，并产生一个字作为输出
vectorFt（intt,vectorB,vectorC,vectorD）;
//定义字常数K
vectorK（intt）;
//开始进行SHA-1（安全Hash算法）的加密
vector>SHA_1（stringmsg）;
};
//将vector转化为string字符串形式
stringSHA1:
:
num_into_message（vectorA）
{
inti;
stringmsg="";
for（i=0;i{
if（A[i]>=0&&A[i]<=9）
msg+='0'+A[i];
elseif（A[i]>=10&&A[i]<=15）
msg+='A'+（A[i]-10）;
}
returnmsg;
}
//将一个字符串形式的字转化为vector数组
vectorSHA1:
:
hex_into_dec（stringword）
{
inti;
vectorresult（NUM,0）;
for（i=0;i{
if（word[i]>='0'&&word[i]<='9'）
{
result[i]=word[i]-'0';
}
elseif（word[i]>='A'&&word[i]<='F'）
{
result[i]=10+word[i]-'A';
}
}
returnresult;
}
//两个字X和Y的逻辑"和"
vectorSHA1:
:
word_AND（vectorA,vectorB）
{
vectorresult（NUM,0）;
inti;
for（i=0;i{
result[i]=A[i]&B[i];
}
returnresult;
}
//两个字X和Y的逻辑"或"
vectorSHA1:
:
word_OR（vectorA,vectorB）
{
vectorresult（NUM,0）;
inti;
for（i=0;i{
result[i]=A[i]|B[i];
}
returnresult;
}
//两个字X和Y的逻辑"异或"
vectorSHA1:
:
word_XOR（vectorA,vectorB）
{
vectorresult（NUM,0）;
inti;
for（i=0;i{
result[i]=A[i]^B[i];
}
returnresult;
}
//两个字X和Y的逻辑"补"
vectorSHA1:
:
word_COMPLEMENT（vectorA）
{
vectorresult（NUM,0）;
inti;
for（i=0;i{
result[i]=15-A[i];
}
returnresult;
}
//两个字X和Y的摸2^32整数加
vectorSHA1:
:
word_ADD（vectorA,vectorB）
{
vectorresult（NUM,0）;
inti;
for（i=NUM-1;i>=0;i--）
{
result[i]=A[i]+B[i];
if（i!
=0）
{
inttemp=result[i]/16;
result[i-1]+=temp;
}
result[i]%=16;
}
returnresult;
}
//将字X循环左移s个位置
vectorSHA1:
:
ROTL（vectorA,ints）
{
vectorresult=A;
vectortemp（NUM,0）;
inti,j;
for（i=0;i{
for（j=NUM-1;j>=0;j--）
{
if（result[j]/8>=1）
{
temp[j]=1;
result[j]<<=1;
result[j]%=16;
if（jresult[j]+=temp[j+1];
}
elseif（result[j]/8==0）
{
temp[j]=0;
result[j]<<=1;
result[j]%=16;
}
}
result[NUM-1]+=temp[0];
}
returnresult;
}
//SHA-1的填充方案,我们设定msg由ASCII码组成
vector>SHA1:
:
SHA_1_PAD（stringmsg）
{
intlen=msg.length（）;
intbit_num=len*8;
inti,j;
intnum,lest=bit_num%512;
if（lest!
=0）//看消息长度是否超过512字节，我们需要将它补成512的倍数
num=bit_num/512+1;
else
num=bit_num/512;
//首先我们以8位字节为一组保存到vector里面，512比特为一组，即一组里面有64位元素
vector>result;
result.resize（num）;
for（i=0;i{
result[i].resize（64）;
}
for（i=0;i{
for（j=0;j<64&&i*64+j{
result[i][j]=msg[i*64+j];
}
}
//下面开始为未够512比特的消息分组进行补长度操作
if（lest!
=0）{
intx=num-1,last_len=lest/8;
result[x][last_len]=128;//先补一个"1"
for（i=last_len+1;i<56;i++）
{
result[x][i]=0;
}
intlast_l=lest;
j=63;
while（j>=56）
{
result[x][j]=last_l%128;
last_l/=128;
j--;
}
}
returnresult;
}
//将SHA-1压成以字为单位（三维数组有点复杂）
vector>>SHA1:
:
compress（vector>result）
{
vector>rr;
rr.resize（result.size（））;
inti,j;
for（i=0;i{
rr[i].resize（128）;
}
for（i=0;i{
for（j=0;j{
rr[i][2*j]=result[i][j]/16;
rr[i][2*j+1]=result[i][j]%16;
}
}
vector>>rrr;
rrr.resize（result.size（））;
for（i=0;i{
rrr[i].resize（16）;
}
for（i=0;i{
for（j=0;j<16;j++）
{
rrr[i][j].resize（8）;
}
}
for（i=0;i{
for（j=0;j{
rrr[i][j/8][j%8]=rr[i][j];
}
}
returnrrr;
}
//定义ft函数，每个ft函数都有B,C,D三个字作为输入，并产生一个字作为输出
vectorSHA1:
:
Ft（intt,vectorB,vectorC,vectorD）
{
vectorresult;
if（t>=0&&t<=19）
{
vectora1=word_AND（B,C）;
vectora2=word_AND（word_COMPLEMENT（B）,D）;
result=word_OR（a1,a2）;
}
elseif（（t>=20&&t<=39）||（t>=60&&t<=79））
{
vectora1=word_XOR（B,C）;
result=word_XOR（a1,D）;
}
elseif（t>=40&&t<=59）
{
vectora1=word_AND（B,C）;
vectora2=word_AND（B,D）;
vectora3=word_AND（C,D）;
vectora4=word_OR（a1,a2）;
result=word_OR（a4,a3）;
}
returnresult;
}
//定义字常数K
vectorSHA1:
:
K（intt）
{
vectorresult;
if（t>=0&&t<=19）
{
result=hex_into_dec（"5A827999"）;
}
elseif（t>=20&&t<=39）
{
result=hex_into_dec（"6ED9EBA1"）;
}
elseif（t>=40&&t<=59）
{
result=hex_into_dec（"8F1BBCDC"）;
}
elseif（t>=60&&t<=79）
{
result=hex_into_dec（"CA62C1D6"）;
}
returnresult;
}
//开始进行SHA-1（安全Hash算法）的加密
vector>SHA1:
:
SHA_1（stringmsg）
{
vectorh0=hex_into_dec（H0）;
vectorh1=hex_into_dec（H1）;
vectorh2=hex_into_dec（H2）;
vectorh3=hex_into_dec（H3）;
vectorh4=hex_into_dec（H4）;
vector>result1=SHA_1_PAD（msg）;
vector>>result2=compress（result1）;
intn=result2.size（）;
inti,j;
for（i=0;i{
vector>W;
W.resize（80）;
for（j=0;j<16;j++）
{
W[j]=result2[i][j];
}
for（j=16;j<80;j++）
{
vectora1=word_XOR（W[j-3],W[j-8]）;
vectora2=word_XOR（a1,W[j-14]）;
vectora3=word_XOR（a2,W[j-16]）;
W[j]=ROTL（a3,1）;
}
//将string转化为vector数组
vectorA=hex_into_dec（H0）;
vectorB=hex_into_dec（H1）;
vectorC=hex_into_dec（H2）;
vectorD=hex_into_dec（H3）;
vectorE=hex_into_dec（H4）;
for（j=0;j<80;j++）
{
vectora1=ROTL（A,5）;
vectora2=Ft（j,B,C,D）;
vectora3=word_ADD（a1,a2）;
vectora4=word_ADD（a3,E）;
vectora5=word_ADD（a4,W[j]）;
vectortemp=word_ADD（a5,K（j））;
E=D;
D=C;
C=ROTL（B,30）;
B=A;
A=temp;
}
h0=word_ADD（h0,A）;
h1=word_ADD（h1,B）;
h2=word_ADD（h2,C）;
h3=word_ADD（h3,D）;
h4=word_ADD（h4,E）;
}
//返回结果（H0||H1||H2||H3||H4）
vector>result;
result.push_back（h0）;
result.push_back（h1）;
result.push_back（h2）;
result.push_back（h3）;
result.push_back（h4）;
returnresult;
}
intmain（）
{
SHA1sha1;//定义SHA1算法类
stringmessage="cryptographyisthepracticeandstudyoftechniquesforsecurecommunicationinthepresenceofthirdpartiesmoregenerallyitisaboutconstructingandanalyzingprotocolsthatovercometheinfluenceofadversariesandwhicharerelatedtovariousaspectsininformationsecuritysuchasdataconfidentialitydataintegrityauthenticationandnonrepudiationmoderncryptographyintersectsthedisciplinesofmathematicscomputerscienceandelectricalengineeringapplicationsofcryptographyincludeATMcardscomputerpasswordsandelectroniccommerce";
vector>result;
result=sha1.SHA_1（message）;
cout<<"消息为:
"<cout<<"利用填充方案SHA-1-PAD给出对消息的填充,得出SHA-1（x）得:
"<inti;
for（i=0;i{
cout<}
cout<return0;
}
程序运行结果：
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