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C++实现SHA256加密算法
2023-06-24 02:36:40 深夜i     --     --
C++ SHA256 加密算法

SHA256是一种经典的哈希算法，用于验证数据完整性和安全性。在计算机编程中，C++是一种功能强大的编程语言，能够进行高效的数据处理和加密计算。在本文中，我们将探讨如何使用C++编写SHA256加密算法。

实现SHA256加密算法的第一步是了解它的基本原理。SHA256（Secure Hash Algorithm 256）是一种密码学哈希函数，它使用256位的输出结果来表示输入数据的哈希值。SHA256的算法流程主要包括以下几个步骤：

1. 数据预处理阶段，将输入数据进行填充和补位操作；

2. 处理数据分组，将预处理后的数据按照512位的分组进行处理；

3. 数据压缩，对每个分组进行64次加密运算得到最终哈希值。

为了实现SHA256算法，我们可以使用C++语言提供的库函数来进行处理。以下是一个基本的SHA256加密算法的示例代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

typedef unsigned char BYTE;

typedef unsigned int DWORD;

typedef unsigned long long QWORD;

const DWORD SHA256_K[] =

0xd5a79147;

#define ROTLEFT(a,b) (((a) << (b)) | ((a) >> (32-(b))))

#define ROTRIGHT(a,b) (((a) >> (b)) | ((a) << (32-(b))))

#define CH(x,y,z) (((x) & (y)) ^ ((~(x)) & (z)))

#define MAJ(x,y,z) (((x) & (y)) ^ ((x) & (z)) ^ ((y) & (z)))

#define EP0(x) (ROTRIGHT(x,2) ^ ROTRIGHT(x,13) ^ ROTRIGHT(x,22))

#define EP1(x) (ROTRIGHT(x,6) ^ ROTRIGHT(x,11) ^ ROTRIGHT(x,25))

#define SIG0(x) (ROTRIGHT(x,7) ^ ROTRIGHT(x,18) ^ ((x) >> 3))

#define SIG1(x) (ROTRIGHT(x,17) ^ ROTRIGHT(x,19) ^ ((x) >> 10))

void sha256_transform(const BYTE *msg, QWORD len, DWORD *state)

{

  DWORD w[64];

  DWORD s0, s1;

  DWORD t1, t2;

  DWORD m[16];

  QWORD i, j;

  for (i = 0; i < len / 64; i++)

  {

    for (j = 0; j < 16; j++)

    {

      m[j] = (msg[i*64 + j*4 + 0] << 24) | (msg[i*64 + j*4 + 1] << 16) |

          (msg[i*64 + j*4 + 2] << 8) | (msg[i*64 + j*4 + 3] << 0);

    }

    for (j = 16; j < 64; j++)

    {

      s0 = SIG0(w[j-15]);

      s1 = SIG1(w[j-2]);

      w[j] = w[j-16] + s0 + w[j-7] + s1;

    }

    DWORD a = state[0];

    DWORD b = state[1];

    DWORD c = state[2];

    DWORD d = state[3];

    DWORD e = state[4];

    DWORD f = state[5];

    DWORD g = state[6];

    DWORD h = state[7];

    for (j = 0; j < 64; j++)

    {

      s1 = EP1(e);

      t1 = h + s1 + CH(e, f, g) + SHA256_K[j] + w[j];

      s0 = EP0(a);

      t2 = s0 + MAJ(a, b, c);

      h = g;

      g = f;

      f = e;

      e = d + t1;

      d = c;

      c = b;

      b = a;

      a = t1 + t2;

    }

    state[0] += a;

    state[1] += b;

    state[2] += c;

    state[3] += d;

    state[4] += e;

    state[5] += f;

    state[6] += g;

    state[7] += h;

  }

}

std::string sha256(const std::string& str)

{

  BYTE const* message = (BYTE*)str.c_str();

  unsigned int const length = str.length();

  DWORD state[8];

  DWORD length_in_bits;

  BYTE* buffer;

  QWORD i;

  state[0] = 0x6a09e667;

  state[1] = 0xbb67ae85;

  state[2] = 0x3c6ef372;

  state[3] = 0xa54ff53a;

  state[4] = 0x510e527f;

  state[5] = 0x9b05688c;

  state[6] = 0x1f83d9ab;

  state[7] = 0x5be0cd19;

  length_in_bits = length * 8 + 1;

  while (length_in_bits % 512 != 448)

  {

    length_in_bits++;

  }

  length_in_bits /= 8;

  buffer = new BYTE[length_in_bits + 8];

  for (i = 0; i < length_in_bits; i++)

  {

    buffer[i] = message[i];

  }

  buffer[length_in_bits  ] = 0x80;

  buffer[length_in_bits + 1] = 0;

  buffer[length_in_bits + 2] = 0;

  buffer[length_in_bits + 3] = 0;

  buffer[length_in_bits + 4] = 0;

  buffer[length_in_bits + 5] = 0;

  buffer[length_in_bits + 6] = 0;

  buffer[length_in_bits + 7] = 0;

  QWORD bit_length = 8 * length;

  for (i = 0; i < 8; i++)

  {

    buffer[length_in_bits + i] = ((BYTE*)&bit_length)[7 - i];

  }

  sha256_transform(buffer, length_in_bits + 8, state);

  delete[] buffer;

  char buf[65];

  sprintf(buf, "%08x%08x%08x%08x%08x%08x%08x%08x", state[0], state[1], state[2], state[3], state[4], state[5], state[6], state[7]);

  return buf;

}

int main()

{

  std::string str = "hello, world!";

  std::string hash = sha256(str);

  std::cout << "SHA256 hash of \"" << str << "\" is: " << hash << std::endl;

  return 0;

}

在上述代码中，我们首先定义了一些常量和类型，然后实现了SHA256算法中所需的各种辅助函数和数据结构。最后，我们实现了一个sha256函数，该函数接受一个字符串作为输入，返回一个字符串表示该字符串的SHA256哈希值。

以上代码仅作为示例，实际上SHA256算法的实现比这要复杂得多。但是，通过仔细学习SHA256算法的原理，并利用C++的强大功能，我们可以编写出一个高效、安全、精确的SHA256加密算法。

总之，使用C++实现SHA256加密算法可以帮助我们更好地理解哈希算法的基本原理，并为数据加密提供重要支持。对编程学习者而言，这也是一个非常好的应用项目，值得一试。

  
  

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