如何用Python实现SHA-1算法
概述
在本文中，我将向你展示如何使用Python编程语言实现SHA-1算法。SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）是一种用于产生哈希值的密码散列函数，通常用于数据完整性校验以及加密技术中的一些应用。
实现流程
首先，让我们来看看整个实现SHA-1算法的流程。我们可以使用如下的表格展示步骤：
erDiagram
确定消息长度 --> 将消息填充至512位的倍数
初始化5个32位的字 --> 初始化常量
消息分割成512位的块 --> 处理每个512位的块
处理每个512位的块 --> 更新5个32位的字
处理完所有块 --> 输出哈希值
代码实现
接下来，让我们逐步实现SHA-1算法的每一个步骤。
步骤1：确定消息长度
def pad_message(message):
# 使用位操作计算消息长度
message_length = len(message) * 8
# 将消息填充至512位的倍数
padded_message = message + b'\x80'
while (len(padded_message) + 8) % 64 != 0:
padded_message += b'\x00'
padded_message += message_length.to_bytes(8, 'big')
return padded_message
步骤2：初始化5个32位的字
h0 = 0x67452301
h1 = 0xEFCDAB89
h2 = 0x98BADCFE
h3 = 0x10325476
h4 = 0xC3D2E1F0
步骤3：消息分割成512位的块
def divide_into_blocks(padded_message):
blocks = []
for i in range(0, len(padded_message), 64):
blocks.append(padded_message[i:i+64])
return blocks
步骤4：处理每个512位的块
def process_block(block):
# 将每个块分成16个32位的字
words = []
for i in range(0, len(block), 4):
words.append(int.from_bytes(block[i:i+4], 'big'))
# 扩展16个字为80个字
for i in range(16, 80):
words.append(left_rotate((words[i-3] ^ words[i-8] ^ words[i-14] ^ words[i-16]), 1))
# 初始化5个32位的字
a = h0
b = h1
c = h2
d = h3
e = h4
# 循环处理每个字
for i in range(80):
if 0 <= i <= 19:
f = (b & c) | ((~b) & d)
k = 0x5A827999
elif 20 <= i <= 39:
f = b ^ c ^ d
k = 0x6ED9EBA1
elif 40 <= i <= 59:
f = (b & c) | (b & d) | (c & d)
k = 0x8F1BBCDC
else:
f = b ^ c ^ d
k = 0xCA62C1D6
temp = left_rotate(a, 5) + f + e + k + words[i] & 0xFFFFFFFF
e = d
d = c
c = left_rotate(b, 30)
b = a
a = temp
# 更新5个32位的字
h0 = (h0 + a) & 0xFFFFFFFF
h1 = (h1 + b) & 0xFFFFFFFF
h2 = (h2 + c) & 0xFFFFFFFF
h3 = (h3 + d) & 0xFFFFFFFF
h4 = (h4 + e) & 0xFFFFFFFF
步骤5：处理完所有块
def sha1(message):
padded_message = pad_message(message)
blocks = divide_into_blocks(padded_message)
for block in blocks:
process_block(block)
return '%08x%08x%08x%08x%08x' % (h0, h1, h2, h3, h4)
总结
通过以上步骤，
