简介

SHA 算法大家应该都很相熟了，它是一个用来计算 hash 的算法，目前的 SHA 算法有 SHA1，SHA2 和 SHA3 种。这三种算法都是由美国 NIST 制订的。

NIST 的全称是美国国家标准与技术研究所，次要来制订各种规范。

本文将会解说下 NIST 和 SHA 各种算法的关系。

SHA1

在密码学中，SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）是一种加密哈希函数，它承受一个输出，并产生一个 160 位（20 字节）的哈希值，称为信息摘要。

咱们先看下 SHA1 的加密流程图：

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下面的 A，B，C，D，E 都是 32bits 的 state。

F 是一个非线性函数。

<<< 示意额是左移操作，红色的加号示意的是加法而后对 2 ³²取模。

SHA1 算法很简略，在 2005 年之后，SHA1 被认为是不平安的，截至 2010 年，许多组织都倡议更换 SHA-1。

NIST 在 2011 年正式废止了 SHA- 1 的应用，并在 2013 年不容许将其用于数字签名。

所有次要的网络浏览器厂商在 2017 年都进行承受 SHA-1 SSL 证书。

SHA2

SHA-2(Secure Hash Algorithm 2)也是由美国国家安全局 (NSA) 设计的一组加密哈希函数，于 2001 年首次颁布，它们采纳 Merkle-Damgård 构造。

SHA- 2 和 SHA- 1 相比，包含了重大的变动。SHA- 2 系列蕴含六个哈希函数，别离是 SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。

咱们看下 SHA2 的算法流程：

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咱们看下这几个函数示意什么意思：

SHA3

2006 年，NIST 组织了 NIST 哈希函数比赛，以创立一个新的哈希规范 SHA-3。SHA- 3 并不是要取代 SHA-2，因为目前还没有证实对 SHA- 2 的重大攻打。然而因为 MD5、SHA- 0 和 SHA- 1 的胜利攻打，NIST 认为须要一种可代替的、不同的加密哈希，这就是 SHA-3。

在这个较量中，最终 Keccak 算法胜出，被选为 SHA3 的规范。

SHA3 算法是基于海绵构造的，咱们看下海绵构造的工作原理：

这个函数被分成了两局部，右边局部叫做排汇局部，左边局部叫做输入局部，一吸一出，像是海绵一样，所以叫做海绵函数。

P 示意的是输出的字符串，Z 示意的时候输入字符串。

一个海绵函数由三局部组成，别离是 state, 函数 f 和填充函数 pad。

state 就是上图的 r + c 局部，r 被称为Bitrate，c 被称为Capacity。

P 被分成 n 份，每一份都会跟 Bitrate 进行异或操作，如果 P 的长度不是 Bitrate 的整数倍，那么须要应用 Pad 函数进行填充。

每一轮，Bitrate 跟 P 进行异或操作的后果作为最新的 Bitrate, 而后生成新的 state，而后这个 state 又被 f(state)来替换。

其中函数 f 是 从 n 个 {0,1} 到 n 个{0,1} 的映射。

就这样一轮一轮进行上来，直到所有的 P 都参加了运算。

输入局部是将最终生成的 state 进行 f 运算，每次运算都取 Bitrate 局部作为输入，从而失去最终的输入。

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