Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - SHA-2 - Алгоритм

Общее описание

Схема одной итерации алгоритмов SHA-2

Хеш-функции семейства SHA-2 построены на основе структуры Меркла — Дамгарда.

Исходное сообщение после дополнения разбивается на блоки, каждый блок — на 8 слов. Алгоритм пропускает каждый блок сообщения через цикл с 64-мя или 80-ю итерациями. На каждой итерации 2 слова из восьми преобразуются, функцию преобразования задают остальные слова. Результаты обработки каждого блока складываются, сумма является значением хеш-функции. Подробнее — см. псевдокод.

Алгоритм использует следующие битовые операции:

• ǁ — Конкатенация,
• + — Сложение,
• and — Побитовое «И»,
• or — Побитовое «ИЛИ»,
• xor — Исключающее «ИЛИ»,
• shr — Логический сдвиг вправо,
• rotr — Циклический сдвиг вправо.

В следующей таблице показаны некоторые технические характеристики различных вариантов SHA-2. «Внутреннее состояние» обозначает промежуточную хеш-сумму после обработки очередного блока данных:

Псевдокод SHA-256

Пояснения:
Все переменные беззнаковые, имеют размер 32 бита и при вычислениях суммируются по модулю 2
message — исходное двоичное сообщение
m — преобразованное сообщение

Инициализация переменных
:
h0 := 0x6A09E667
h1 := 0xBB67AE85
h2 := 0x3C6EF372
h3 := 0xA54FF53A
h4 := 0x510E527F
h5 := 0x9B05688C
h6 := 0x1F83D9AB
h7 := 0x5BE0CD19

Таблица констант
:
k :=
   0x428A2F98, 0x71374491, 0xB5C0FBCF, 0xE9B5DBA5, 0x3956C25B, 0x59F111F1, 0x923F82A4, 0xAB1C5ED5,
   0xD807AA98, 0x12835B01, 0x243185BE, 0x550C7DC3, 0x72BE5D74, 0x80DEB1FE, 0x9BDC06A7, 0xC19BF174,
   0xE49B69C1, 0xEFBE4786, 0x0FC19DC6, 0x240CA1CC, 0x2DE92C6F, 0x4A7484AA, 0x5CB0A9DC, 0x76F988DA,
   0x983E5152, 0xA831C66D, 0xB00327C8, 0xBF597FC7, 0xC6E00BF3, 0xD5A79147, 0x06CA6351, 0x14292967,
   0x27B70A85, 0x2E1B2138, 0x4D2C6DFC, 0x53380D13, 0x650A7354, 0x766A0ABB, 0x81C2C92E, 0x92722C85,
   0xA2BFE8A1, 0xA81A664B, 0xC24B8B70, 0xC76C51A3, 0xD192E819, 0xD6990624, 0xF40E3585, 0x106AA070,
   0x19A4C116, 0x1E376C08, 0x2748774C, 0x34B0BCB5, 0x391C0CB3, 0x4ED8AA4A, 0x5B9CCA4F, 0x682E6FF3,
   0x748F82EE, 0x78A5636F, 0x84C87814, 0x8CC70208, 0x90BEFFFA, 0xA4506CEB, 0xBEF9A3F7, 0xC67178F2

Предварительная обработка:
m := message ǁ
m := m ǁ, где k — наименьшее неотрицательное число такое, что битовая длина
           итогового сообщения будет ≡ 448
m := m ǁ Длина — длина исходного сообщения в битах в виде 64-битного числа
           с порядком байтов от старшего к младшему

Далее сообщения обрабатывается последовательными порциями по 512 бит:
разбить сообщение на куски по 512 бит
для каждого куска
    разбить кусок на 16 слов длиной 32 бита: w

    Сгенерировать дополнительные 48 слов:
    для i от 16 до 63
        s0 := xor xor
        s1 := xor xor
        w := w + s0 + w + s1

    Инициализация вспомогательных переменных:
    a := h0
    b := h1
    c := h2
    d := h3
    e := h4
    f := h5
    g := h6
    h := h7

    Основной цикл:
    для i от 0 до 63
        Σ0 := xor xor
        Ma := xor xor
        t2 := Σ0 + Ma
        Σ1 := xor xor
        Ch := xor and g)
        t1 := h + Σ1 + Ch + k + w

        h := g
        g := f
        f := e
        e := d + t1
        d := c
        c := b
        b := a
        a := t1 + t2

    Добавить полученные значения к ранее вычисленному результату:
    h0 := h0 + a
    h1 := h1 + b 
    h2 := h2 + c
    h3 := h3 + d
    h4 := h4 + e
    h5 := h5 + f
    h6 := h6 + g 
    h7 := h7 + h

Получить итоговое значения хеша:
digest = hash = h0 ǁ h1 ǁ h2 ǁ h3 ǁ h4 ǁ h5 ǁ h6 ǁ h7

SHA-224 идентичен SHA-256, за исключением:

• для инициализации переменных h0—h7 используются другие начальные значения.
• в итоговом хеше опускается значение h7.

Начальные значения переменных h0—h7 в SHA-224:
h0 := 0xC1059ED8
h1 := 0x367CD507
h2 := 0x3070DD17
h3 := 0xF70E5939
h4 := 0xFFC00B31
h5 := 0x68581511
h6 := 0x64F98FA7
h7 := 0xBEFA4FA4

SHA-512 имеет идентичную структуру, но:

• слова имеют длину 64 бита.
• используется 80 раундов вместо 64.
• начальные значения переменных и константы расширены до 64 бит.
• в сдвиг в операциях rotr и shr производится на другое число позиций.

SHA-384 идентичен SHA-512, за исключением:

• переменные h0—h7 имеют другие начальные значения.
• в итоговом хеше опускаются значения h6 и h7.

Начальные значения переменных h0—h7 в SHA-384
:
h0 := CBBB9D5DC1059ED8
h1 := 629A292A367CD507
h2 := 9159015A3070DD17
h3 := 152FECD8F70E5939
h4 := 67332667FFC00B31
h5 := 8EB44A8768581511
h6 := DB0C2E0D64F98FA7
h7 := 47B5481DBEFA4FA4