爱笑的浮夸
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SHA-384摘要算法（带示例）

原创不易，转载请注明出处。

目录

1.      算法简介

2.      符号

3.      加密算法流程

3.1 概述

3.2 填充

3.3 加密处理

附录A 运算示例

1.算法简介

SHA英文全称Secure Hash Algorithm，即安全散列算法。散列算法又称杂凑算法或哈希算法，能将一定长度的消息计算出固定长度的字符串（又称消息摘要）。SHA包含5个算法，分别是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512，后四者并称为SHA-2。

SHA-384最大计算明文长度为2^128bit，属于分组算法，分组长度为1024bit，产生的信息摘要长度为384bit。SHA-384算法属于密码杂凑算法，原则上不能通过密文推出明文。

本文将通过实例，详细介绍SHA-256加密算法的加密流程。

2.符号

下列符号适用于本文本。

h0~h7：8个64bit双字，初始哈希值，也存放每组计算的当前哈希值

abcdefgh：8个64bit双字，存放中间变量

 m：消息

 m'：填充后的消息

mod：模运算

s0，s1：字节扩展时中间变量

S0，S1，ch，maj，temp1，temp2：循环迭代时中间变量

w[i]：第i个扩展双字

∧：64bit与运算

∨：64bit或运算

⊕：异或运算

>>>k：循环右移k比特运算

>>k：右移k比特运算

←：左向赋值运算符

~：64bit双字按位取反

3.加密算法流程

3.1 概述

对长度为l (l<2^128bit )比特的消息 ，SHA-384杂凑算法经过填充和迭代压缩，生成杂凑值，杂凑值长度为384比特。

3.2 填充

假设消息m 的长度为 l比特。首先将比特“1”添加到消息的末尾，再添加 k个“0”，k 是满足l+1+k=896mod1024 的最小的非负整数。然后再添加一个128位比特串，该比特串是长度l 的二进制表示。填充后的消息 m'的比特长度为1024的倍数。

例如：对消息01100001 01100010 01100011，其长度 =24，经填充得到比特串：

                  

事实上，在编写程序时，应该先进行分组，对满足1024bit的分组先进行计算。当分到最后一组不足1024bit时，再进行填充。

3.3 加密处理

将填充后的消息m' 按1024比特进行分组：m'=B0B1……Bn-1，其中n=(l+k+129)/1024 。

3.3.1 常量及初始值

初始哈希值：

h0=0xcbbb9d5dc1059ed8,

h1=0x629a292a367cd507,

h2=0x9159015a3070dd17,

h3=0x152fecd8f70e5939,

h4=0x67332667ffc00b31,

h5=0x8eb44a8768581511,

h6=0xdb0c2e0d64f98fa7,

h7=0x47b5481dbefa4fa4

初始常量矩阵（十六进制）：

k[0..79]=

0x428a2f98d728ae22,  0x7137449123ef65cd, 0xb5c0fbcfec4d3b2f, 0xe9b5dba58189dbbc,        0x3956c25bf348b538,

0x59f111f1b605d019,   0x923f82a4af194f9b, 0xab1c5ed5da6d8118, 0xd807aa98a3030242,        0x12835b0145706fbe,

0x243185be4ee4b28c, 0x550c7dc3d5ffb4e2, 0x72be5d74f27b896f, 0x80deb1fe3b1696b1,        0x9bdc06a725c71235,

0xc19bf174cf692694,   0xe49b69c19ef14ad2, 0xefbe4786384f25e3, 0x0fc19dc68b8cd5b5,        0x240ca1cc77ac9c65,

0x2de92c6f592b0275,  0x4a7484aa6ea6e483, 0x5cb0a9dcbd41fbd4, 0x76f988da831153b5,        0x983e5152ee66dfab,

0xa831c66d2db43210, 0xb00327c898fb213f, 0xbf597fc7beef0ee4, 0xc6e00bf33da88fc2,        0xd5a79147930aa725,

0x06ca6351e003826f,  0x142929670a0e6e70, 0x27b70a8546d22ffc, 0x2e1b21385c26c926,        0x4d2c6dfc5ac42aed,

0x53380d139d95b3df,  0x650a73548baf63de, 0x766a0abb3c77b2a8, 0x81c2c92e47edaee6,        0x92722c851482353b,

0xa2bfe8a14cf10364,    0xa81a664bbc423001, 0xc24b8b70d0f89791, 0xc76c51a30654be30,        0xd192e819d6ef5218,

0xd69906245565a910, 0xf40e35855771202a, 0x106aa07032bbd1b8, 0x19a4c116b8d2d0c8,        0x1e376c085141ab53,

0x2748774cdf8eeb99,  0x34b0bcb5e19b48a8, 0x391c0cb3c5c95a63, 0x4ed8aa4ae3418acb,        0x5b9cca4f7763e373,

0x682e6ff3d6b2b8a3,   0x748f82ee5defb2fc, 0x78a5636f43172f60, 0x84c87814a1f0ab72,        0x8cc702081a6439ec,

0x90befffa23631e28,    0xa4506cebde82bde9, 0xbef9a3f7b2c67915, 0xc67178f2e372532b,        0xca273eceea26619c,

0xd186b8c721c0c207, 0xeada7dd6cde0eb1e, 0xf57d4f7fee6ed178, 0x06f067aa72176fba,        0x0a637dc5a2c898a6,

0x113f9804bef90dae,   0x1b710b35131c471b, 0x28db77f523047d84, 0x32caab7b40c72493,        0x3c9ebe0a15c9bebc,

0x431d67c49c100d4c, 0x4cc5d4becb3e42b6, 0x597f299cfc657e2a, 0x5fcb6fab3ad6faec,        0x6c44198c4a475817

3.3.2 加密流程

每组数据按照如下流程进行加密操作：

1）分组数据按照64bit双字存放在w[0]~w[15]中，然后按照如下规则扩展成80个双字。注意 s0， s1 最后是右移， 不是循环右移。

FOR i from 16 to 79

    s0= (w[i-15] ) >>> 1)⊕(w[i-15] >>> 8)⊕(w[i-15] >> 7)

    s1= (w[i-2] >>> 19)⊕(w[i-2] >>> 61)⊕(w[i-2] >> 6)

    w[i]= w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1

ENDFOR

2）赋值初始哈希值

a= h0

b= h1

c= h2

d= h3

e= h4

f= h5

g= h6

h= h7

3）迭代计算80次

FOR i from 0 to 79

     S1= (e >>> 14) ⊕ (e >>> 18) ⊕ (e >>> 41)

     ch= (e∧ f) ⊕ ((~ e) ∧ g)

     temp1= h + S1 + ch + k[i] + w[i]

     S0= (a >>> 28) ⊕ (a >>> 34) ⊕ (a >>> 39)

     maj= (a∧b) ⊕ (a∧c)⊕(b∧c)

    temp2= S0 + maj

 

    h= g

    g= f

    f= e

    e= d + temp1

    d= c

    c= b

    b= a

    a= temp1 + temp2

ENDFOR

4）获取当前哈希值

h0= h0 + a

h1= h1 + b

h2= h2 + c

h3= h3 + d

h4= h4 + e

h5= h5 + f

h6= h6 + g

h7= h7 + h

注意前一组得到的哈希值h0~h7作为下一分组的初始值，最终得到的h0~h5就是384bit杂凑值。

附录A 运算示例

原始输入消息：

abc

填充后消息：

0x61      0x62      0x63      0x80      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00

0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x00      0x18

80个扩展双字（十六进制）

w[0]~w[3]：

6162638000000000

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000000

w[4]~w[7]：

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000000

w[8]~w[11]：

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000000

w[12]~w[15]：

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000000

0000000000000018

w[16]~w[19]：

6162638000000000

00030000000000c0

0a9699a24c700003

00000c0060000603

w[20]~w[23]：

549ef62639858996

00c0003300003c00

1497007a8a0e9dbc

62e56500cc0780f0

w[24]~w[27]：

7760dd475a538797

f1554b711c1c0003

ca2993a4345d9ff2

5e0e66b5c783dd32

w[28]~w[31]：

e25a625d00494b62

9f44486fb1e4fbd2

b31b8c2b06085f2f

0e987660934142f6

w[32]~w[35]：

a4af2cfd09fbb924

ad289e2e0bd53186

3c74563aa2f9673e

6ccdcd14cc14b53f

w[36]~w[39]：

c3f925b337f22bde

5bcc77a75ad95b54

3ec2257adca09a52

28246960001fc5eb

w[40]~w[43]：

04e33a75ce2be88a

7d5314b3c359e0e7

aef7a285ff251266

0b8472581deea04f

w[44]~w[47]：

b174e26eddc7b033

5d63bae58ddd88de

4c044007b744ccbb

e6a9aa4d74dc7d43

w[48]~w[51]：

ebeaf1237248019c

361e80b2d00f3193

2e9839125df3b175

3319629293ad5363

w[52]~w[55]：

9cbc5d89ac1b89d5

275e23ffeeca50b7

3b80d680bf69ef58

0d0696933945a125

w[56]~w[59]：

7533eabcb786ff00

b89826cee6fbf0e5

249b4fbcad623e9f

4aea9df2b02d6f1e

w[60]~w[63]：

2cc57475a55e8d8f

b2574ae938d8be89

c1b35a57b16d6aea

cc4918b5949206bb

w[64]~w[67]：

5099c3add79f90ec

5ea81d78e7660bf1

ebee6267405ac2a9

b01f21926108a4ab

w[68]~w[71]：

786433dd2fe65556

c54a6eaa24a0552c

b3c8f1530bdbaa9e

bb8abfe56f469338

w[72]~w[75]：

f63d4265cc1c5a78

be8355ea73129afb

49e2db8ebdcfbeb5

82269d4a883a3d99

w[76]~w[79]：

fdf53df3011f362b

464af5671d71c12e

e449b68198ec611c

92aeeed1a7bcf7d2

64轮迭代（十六进制表示）：

  a b c d e f g h  
1 470994ad30873f88 cbbb9d5dc1059ed8 629a292a367cd507 9159015a3070dd17 bd03f724be6075f9 67332667ffc00b31 8eb44a8768581511 db0c2e0d64f98fa7
2 2e91230306a12ae0 470994ad30873f88 cbbb9d5dc1059ed8 629a292a367cd507 5e1b4e1695372b9e bd03f724be6075f9 67332667ffc00b31 8eb44a8768581511
3 eebe5d379be707ad 2e91230306a12ae0 470994ad30873f88 cbbb9d5dc1059ed8 54074a65aef34336 5e1b4e1695372b9e bd03f724be6075f9 67332667ffc00b31
4 e308483153e15ad6 eebe5d379be707ad 2e91230306a12ae0 470994ad30873f88 086c5b2d36a89178 54074a65aef34336 5e1b4e1695372b9e bd03f724be6075f9
5 3a7a023c593d8479 e308483153e15ad6 eebe5d379be707ad 2e91230306a12ae0 8aa1144850633794 086c5b2d36a89178 54074a65aef34336 5e1b4e1695372b9e
6 333199a85f92b052 3a7a023c593d8479 e308483153e15ad6 eebe5d379be707ad 7a6316f0ef047ce7 8aa1144850633794 086c5b2d36a89178 54074a65aef34336
7 76f0741213dd2ef6 333199a85f92b052 3a7a023c593d8479 e308483153e15ad6 74063cba385f0675 7a6316f0ef047ce7 8aa1144850633794 086c5b2d36a89178
8 02f2a04d3aab1629 76f0741213dd2ef6 333199a85f92b052 3a7a023c593d8479 1688b9bf14980fc0 74063cba385f0675 7a6316f0ef047ce7 8aa1144850633794
9 73e5b2a1704a0349 02f2a04d3aab1629 76f0741213dd2ef6 333199a85f92b052 fd00139f705907d0 1688b9bf14980fc0 74063cba385f0675 7a6316f0ef047ce7
10 bf3f67ba12882648 73e5b2a1704a0349 02f2a04d3aab1629 76f0741213dd2ef6 652e311d4f0a4257 fd00139f705907d0 1688b9bf14980fc0 74063cba385f0675
11 33254508bb2ea48d bf3f67ba12882648 73e5b2a1704a0349 02f2a04d3aab1629 9e18991c4f39f0ba 652e311d4f0a4257 fd00139f705907d0 1688b9bf14980fc0
12 c1fdb2a0205ea0e5 33254508bb2ea48d bf3f67ba12882648 73e5b2a1704a0349 04732e8bc4044582 9e18991c4f39f0ba 652e311d4f0a4257 fd00139f705907d0
13 185f9ff038a50f39 c1fdb2a0205ea0e5 33254508bb2ea48d bf3f67ba12882648 8b4acfc4d2b8afe6 04732e8bc4044582 9e18991c4f39f0ba 652e311d4f0a4257
14 e5f06744c0d7563a 185f9ff038a50f39 c1fdb2a0205ea0e5 33254508bb2ea48d 2fa93d1ce9523015 8b4acfc4d2b8afe6 04732e8bc4044582 9e18991c4f39f0ba
15 7e32dc0e9f414783 e5f06744c0d7563a 185f9ff038a50f39 c1fdb2a0205ea0e5 3a9950aaa5e75884 2fa93d1ce9523015 8b4acfc4d2b8afe6 04732e8bc4044582
16 1eab6159ae87ef6d 7e32dc0e9f414783 e5f06744c0d7563a 185f9ff038a50f39 153b895cfbc436c5 3a9950aaa5e75884 2fa93d1ce9523015 8b4acfc4d2b8afe6
17 33ef2cebbf1739aa 1eab6159ae87ef6d 7e32dc0e9f414783 e5f06744c0d7563a 9d1a64baf1d366aa 153b895cfbc436c5 3a9950aaa5e75884 2fa93d1ce9523015
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