簡(jiǎn)介
SHA算法大家應(yīng)該都很熟悉了，它是一個(gè)用來(lái)計(jì)算hash的算法，目前的SHA算法有SHA1，SHA2和SHA3種。這三種算法都是由美國(guó)NIST制定的。
NIST的全稱(chēng)是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所，主要來(lái)制定各種標(biāo)準(zhǔn)。
本文將會(huì)講解下NIST和SHA各種算法的關(guān)系。
SHA1
在密碼學(xué)中，SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）是一種加密哈希函數(shù)，它接受一個(gè)輸入，并產(chǎn)生一個(gè)160位（20字節(jié)）的哈希值，稱(chēng)為信息摘要。
我們先看下SHA1的加密流程圖：
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上面的A，B，C，D，E都是32bits的state。
F是一個(gè)非線(xiàn)性函數(shù)。
<<< 表示額是左移操作，紅色的加號(hào)表示的是加法然后對(duì)232取模。
SHA1算法很簡(jiǎn)單，在2005年之后，SHA1被認(rèn)為是不安全的，截至2010年，許多組織都建議更換SHA-1。
NIST在2011年正式廢止了SHA-1的使用，并在2013年不允許將其用于數(shù)字簽名。
所有主要的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器廠商在2017年都停止接受SHA-1 SSL證書(shū)。
SHA2
SHA-2(Secure Hash Algorithm 2)也是由美國(guó)國(guó)家安全局(NSA)設(shè)計(jì)的一組加密哈希函數(shù)，于2001年首次公布，它們采用Merkle-Damg?rd結(jié)構(gòu)。
SHA-2和SHA-1相比，包括了重大的變化。SHA-2系列包含六個(gè)哈希函數(shù)，分別是SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
我們看下SHA2的算法流程：
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我們看下這幾個(gè)函數(shù)表示什么意思：
SHA3
2006年，NIST組織了NIST哈希函數(shù)競(jìng)賽，以創(chuàng)建一個(gè)新的哈希標(biāo)準(zhǔn)SHA-3。SHA-3并不是要取代SHA-2，因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有證明對(duì)SHA-2的重大攻擊。但是由于MD5、SHA-0和SHA-1的成功攻擊，NIST認(rèn)為需要一種可替代的、不同的加密哈希，這就是SHA-3。
在這個(gè)比賽中，最終Keccak算法勝出，被選為SHA3的標(biāo)準(zhǔn)。
SHA3算法是基于海綿結(jié)構(gòu)的，我們看下海綿結(jié)構(gòu)的工作原理：
這個(gè)函數(shù)被分成了兩部分，左邊部分叫做吸收部分，右邊部分叫做輸出部分，一吸一出，像是海綿一樣，所以叫做海綿函數(shù)。
P表示的是輸入的字符串，Z表示的時(shí)候輸出字符串。
一個(gè)海綿函數(shù)由三部分組成，分別是state, 函數(shù)f和填充函數(shù)pad。
state就是上圖的r+c部分，r被稱(chēng)為Bitrate， c被稱(chēng)為Capacity。
P被分成n份，每一份都會(huì)跟Bitrate進(jìn)行異或操作，如果P的長(zhǎng)度不是Bitrate的整數(shù)倍，那么需要使用Pad函數(shù)進(jìn)行填充。
每一輪，Bitrate跟P進(jìn)行異或操作的結(jié)果作為最新的Bitrate, 然后生成新的state，然后這個(gè)state又被f(state)來(lái)替換。
其中函數(shù) f 是 從n個(gè){0,1} 到n個(gè){0,1}的映射。
就這樣一輪一輪進(jìn)行下去，直到所有的P都參與了運(yùn)算。
輸出部分是將最終生成的state進(jìn)行f運(yùn)算，每次運(yùn)算都取Bitrate部分作為輸出，從而得到最終的輸出。
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