Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - SHA-1 - Описание алгоритма

Одна итерация алгоритма SHA1

SHA-1 реализует хеш-функцию, построенную на идее функции сжатия. Входами функции сжатия являются блок сообщения длиной 512 бит и выход предыдущего блока сообщения. Выход представляет собой значение всех хеш-блоков до этого момента. Иными словами хеш блока M_i равен h_i = f. Хеш-значением всего сообщения является выход последнего блока.

Инициализация

Исходное сообщение разбивается на блоки по 512 бит в каждом. Последний блок дополняется до длины, кратной 512 бит. Сначала добавляется 1, а потом нули, чтобы длина блока стала равной бит. В оставшиеся 64 бита записывается длина исходного сообщения в битах. Если последний блок имеет длину более 448, но менее 512 бит, дополнение выполняется следующим образом: сначала добавляется 1, затем нули вплоть до конца 512-битного блока; после этого создается ещё один 512-битный блок, который заполняется вплоть до 448 бит нулями, после чего в оставшиеся 64 бита записывается длина исходного сообщения в битах. Дополнение последнего блока осуществляется всегда, даже если сообщение уже имеет нужную длину.

Инициализируются пять 32-битовых переменных.

A = a = 0x67452301
B = b = 0xEFCDAB89
C = c = 0x98BADCFE
D = d = 0x10325476
E = e = 0xC3D2E1F0

Определяются четыре нелинейные операции и четыре константы.

	Kt = 0x5A827999	0≤t≤19
	Kt = 0x6ED9EBA1	20≤t≤39
	Kt = 0x8F1BBCDC	40≤t≤59
	Kt = 0xCA62C1D6	60≤t≤79

Главный цикл

Главный цикл итеративно обрабатывает каждый 512-битный блок. Итерация состоит из четырех этапов по двадцать операций в каждом. Блок сообщения преобразуется из 16 32-битовых слов M_i в 80 32-битовых слов W_j по следующему правилу:

Wt = Mt                                      при 0≤t≤15
Wt = << 1     при 16≤t≤79

здесь << — это циклический сдвиг влево

для t от 0 до 79 
        temp = + Ft + e + Wt + Kt   
        e = d 
        d = c 
        c = b<<30                                
        b = a 
        a = temp 

После этого a, b, c, d, e прибавляются к A, B, C , D , E соответственно. Начинается следующая итерация.

Итоговым значением будет объединение пяти 32-битовых слов в одно 160-битное хеш-значение.

Псевдокод SHA-1

Псевдокод алгоритма SHA-1 следующий:

Замечание: Все используемые переменные 32 бита.

Инициализация переменных:
h0 = 0x67452301
h1 = 0xEFCDAB89
h2 = 0x98BADCFE
h3 = 0x10325476
h4 = 0xC3D2E1F0

Предварительная обработка:
Присоединяем бит '1' к сообщению
Присоединяем k битов '0', где k наименьшее число ≥ 0 такое, что длина получившегося сообщения
 сравнима по модулю  512 с 448
Добавляем длину исходного сообщения как целое 64-битное
Big-endian число, в битах.

В процессе сообщение разбивается последовательно по 512 бит:
for перебираем все такие части
    разбиваем этот кусок на 16 частей, слов по 32-бита w, 0 <= i <= 15

    16 слов по 32-бита дополняются до 80 32-битовых слов:
    for i from 16 to 79
        w = циклический сдвиг 1

    Инициализация хеш-значений этой части:
    a = h0
    b = h1
    c = h2
    d = h3
    e = h4

    Основной цикл:
    for i from 0 to 79
        if 0 ≤ i ≤ 19 then
            f = or and d)
            k = 0x5A827999
        else if 20 ≤ i ≤ 39
            f = b xor c xor d
            k = 0x6ED9EBA1
        else if 40 ≤ i ≤ 59
            f = or or
            k = 0x8F1BBCDC
        else if 60 ≤ i ≤ 79
            f = b xor c xor d
            k = 0xCA62C1D6

        temp = + f + e + k + w
        e = d
        d = c
        c = b leftrotate 30
        b = a
        a = temp

    Добавляем хеш-значение этой части к результату:
    h0 = h0 + a
    h1 = h1 + b 
    h2 = h2 + c
    h3 = h3 + d
    h4 = h4 + e

Итоговое хеш-значение:
digest = hash = h0 append h1 append h2 append h3 append h4

Вместо оригинальной формулировки FIPS PUB 180-1 приведены следующие эквивалентные выражения и могут быть использованы на компьютере f в главном цикле:

: f = d xor)                
: f = xor and d)          
: f = + and d)            
 
: f = or)          
: f = or)         
: f = +)          
: f = xor xor