C++如何實現(xiàn)sha256算法
概述
SHA-256,英文全稱為Secure Hash Algorithm 256-bit,是一種廣泛使用的密碼散列函數(shù),屬于SHA-2家族。SHA-256算法由美國國家安全局(NSA)設(shè)計,并由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)于2001年發(fā)布。SHA-256算法主要用于提供數(shù)據(jù)完整性校驗和安全認(rèn)證,生成一個固定長度為256位(即32字節(jié))的散列值,通常以64個字符的十六進制字符串形式表示。
SHA-256算法主要有以下4個特點。
1、安全性:SHA-256設(shè)計用于達到至少128位的安全強度,這意味著,找到兩個不同的輸入產(chǎn)生相同哈希值的難度非常大,理論上需要進行2^128次嘗試,這在當(dāng)前計算能力下是不可行的。
2、不可逆性:SHA-256是一種單向散列函數(shù),意味著從散列值很難推算出原始輸入數(shù)據(jù)。
3、確定性:對于相同的輸入數(shù)據(jù),無論何時何地執(zhí)行SHA-256算法,都將得到完全相同的哈希值。
4、輸入敏感性:即使是輸入數(shù)據(jù)的微小改變,也會導(dǎo)致輸出哈希值的巨大變化,這稱為雪崩效應(yīng)。
CHP_Sha256
為了方便使用SHA-256算法,我們封裝了CHP_Sha256類。這個類是一個接口類,不需要實例化。因此,我們將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)聲明成了私有的。CHP_Sha256類的頭文件,可參考下面的示例代碼。
#pragma once #include "HP_Types.h" #define HP_SHA256_HASH_LEN 32 class CHP_Sha256 { public: static int CalcSha256(char *pData, unsigned int uiDataLen, unsigned char pucResult[HP_SHA256_HASH_LEN]); static int CalcHmacSha256(char *pKey, unsigned int uiKeyLen, char *pData, unsigned int uiDataLen, unsigned char pucResult[HP_SHA256_HASH_LEN]); private: CHP_Sha256(); ~CHP_Sha256(); typedef struct _THPSha256Context { HP_U64 ui64Len; unsigned int puiState[8]; unsigned int uiCurLen; unsigned char pucBuf[64]; } THPSha256Context; static void Init(THPSha256Context *pContext); static void Update(THPSha256Context *pContext, void *pBuf, unsigned int uiBufLen); static void Final(THPSha256Context *pContext, unsigned char pucResult[HP_SHA256_HASH_LEN]); static void Transform(THPSha256Context *pContext, unsigned char *pucBuf); static int Hash(unsigned char *pX, unsigned int uiXLen, unsigned char *pY, unsigned int uiYLen, unsigned char *pOut, unsigned int uiOutLen); static void Sha256(char *pData, unsigned int uiDataLen, unsigned char *pResult, unsigned int uiResultLen); };
CHP_Sha256類的接口比較簡單,下面我們逐一介紹。
CalcSha256:計算sha256。參數(shù)pData為輸入數(shù)據(jù)buffer,參數(shù)uiDataLen為輸入數(shù)據(jù)的長度,參數(shù)pucResult 為計算結(jié)果值,用于傳出。返回值為0表示成功,其他為錯誤碼。
CalcHmacSha256:計算hmac-sha256。參數(shù)pKey為密鑰buffer,參數(shù)uiKeyLen為密鑰的長度,這兩個參數(shù)與HMAC有關(guān)。參數(shù)pData為輸入數(shù)據(jù)buffer,參數(shù)uiDataLen為輸入數(shù)據(jù)的長度,參數(shù)pucResult 為計算結(jié)果值,用于傳出。返回值為0表示成功,其他為錯誤碼。
總結(jié)
SHA-256算法由于其強大的安全性,已成為國際標(biāo)準(zhǔn)和許多安全協(xié)議的推薦算法。在密碼存儲、數(shù)字簽名、區(qū)塊鏈技術(shù)、SSL/TLS協(xié)議、數(shù)據(jù)完整性驗證、系統(tǒng)安全審計等眾多應(yīng)用領(lǐng)域,SHA-256算法都扮演著至關(guān)重要的角色,發(fā)揮了巨大的作用。
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