加密散列算法——SHA-1

与MD5算法类似，SHA-1算法也是在接收到消息后产生消息摘要，能够用来验证数据的完整性。

不同的是SHA1会产生一个160位的消息摘要（MD5产生的是128位）。

其它的性质之类的不多说（请參考前面MD5算法），直接上SHA-1算法的步骤

1、补位

首先要进行补位，使得补位后信息的长度对512求余为448。

即数据扩展至

K*512+448(bit)，即K*64+56(byte)。K为自然数。

详细补位操作：先补一个1。后面补0至满足上述要求。最少要补1bit，最多补512bit。

2、补长度

在K*64+56(byte)的基础上补上8byte，这8byte是用来保存原始信息的长度。

3、使用的常量

一系列的常量字K(0), K(1), ... , K(79)，假设以16进制给出。

它们例如以下：

Kt = 0x5A827999  (0 <= t <= 19)

Kt = 0x6ED9EBA1 (20 <= t <= 39)

Kt = 0x8F1BBCDC (40 <= t <= 59)

Kt = 0xCA62C1D6 (60 <= t <= 79)

初始化缓冲常量

H0 = 67452301

H1 = EFCDAB89

H2 = 98BADCFE

H3 = 10325476

H4 = C3D2E1F0

4、辅助函数与加密函数

首先定义4个辅助函数：

(0<=t<20):f(B,C,D,t)=(B & C) | ((~B) & D);

(20<=t<40):f(B,C,D,t)=B ^ C ^ D;

(40<=t<60):f(B,C,D,t)=(B & C) | ((B & D) | (C & D));

(60<=t<80):f(B,C,D,t)=B ^ C ^ D;

C++代码例如以下

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace std;

unsigned circleShift(const unsigned& word,const int& bits){
  return (word<<bits) | ((word)>>(32-bits));
}

unsigned sha1Fun(const unsigned& B,const unsigned& C,const unsigned& D,const unsigned& t){

  switch (t/20){
  case 0:     return (B & C) | ((~B) & D);
  case 2:     return (B & C) | (B & D) | (C & D);
  case 1:
  case 3:     return B ^ C ^ D;
  }

  return t;
}

string sha1(const string& strRaw){

  string str(strRaw);

  str+=(unsigned char)(0x80);

  // 每一个字节8位,所以要乘8,左移3位
  while (str.size()<<3 % 512 != 448){
    str+=(char)0;
  }

  // 写入原始数据长度
  for (int i(56);i>=0;i-=8){
    str+=(unsigned char)((((unsigned __int64)strRaw.size())<<3) >> i);
  }

  const unsigned K[4]={0x5a827999,0x6ed9eba1,0x8f1bbcdc,0xca62c1d6};
  unsigned A(0x67452301),B(0xefcdab89),C(0x98badcfe),D(0x10325476),E(0xc3d2e1f0),T(0);
  unsigned W[80]={0};

  // 每次处理64字节,共512位
  for (unsigned i(0);i!=str.size();i+=64){
    // 前16个字为原始数据
    for (unsigned t(0);t!=16;++t){
      // 将4个8位数据放入一个32位变量中
      W[t]=((unsigned)str[i+4*t] & 0xff)<<24 |
        ((unsigned)str[i+4*t+1] & 0xff)<<16 |
        ((unsigned)str[i+4*t+2] & 0xff)<<8 |
        ((unsigned)str[i+4*t+3] & 0xff);
    }

    // 填充
    for (unsigned t(16);t!=80;++t){
      W[t]=circleShift(W[t-3] ^ W[t-8] ^ W[t-14] ^ W[t-16],1);
    }

    for (unsigned t(0);t!=80;++t){
      T=circleShift(A,5) + sha1Fun(B,C,D,t) + E + W[t] + K[t/20];
      E=D; 
      D=C; 
      C=circleShift(B,30); 
      B=A; 
      A=T;
    }

    A+=0x67452301;
    B+=0xefcdab89;
    C+=0x98badcfe;
    D+=0x10325476;
    E+=0xc3d2e1f0;
  }

  stringstream ss;
  ss<<setw(8)<<setfill('0')<<hex<<A<<B<<C<<D<<E;
  ss>>str;

  return str;
}

int main(int argc,char *argv[]){

  string str("");

  cout<<"in put a string :"<<endl;
  getline(cin,str);

  cout<<"raw  string: "<<str<<endl
    <<"sha1 encode: "<<sha1(str)<<endl;
  system("pause");
  return 0;
}