SHA-1算法的数据填充和扩展c语言实现

SHA-1算法的数据填充和扩展c语言实现如下：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>

#define SHA1_BLOCK_SIZE 64

// 定义 SHA-1 的结构体，用于存储状态
typedef struct {
    uint32_t state[5];
    uint32_t count[2];
    uint8_t buffer[SHA1_BLOCK_SIZE];
} SHA1_CTX;

// 定义函数 ROTATE_LEFT，用于左移 n 位
#define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32 - (n))))

// 定义函数 SHA1Transform，用于进行 SHA-1 的变换
static void SHA1Transform(uint32_t state[5], const uint8_t buffer[SHA1_BLOCK_SIZE]) {
    uint32_t a, b, c, d, e, temp;
    uint32_t w[80];

    // 将输入的 64 字节数据分成 16 个 32 位的块
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        w[i] = (buffer[i * 4] << 24) | (buffer[i * 4 + 1] << 16) | (buffer[i * 4 + 2] << 8) | buffer[i * 4 + 3];
    }

    // 扩展成 80 个 32 位的块
    for (int i = 16; i < 80; i++) {
        w[i] = ROTATE_LEFT(w[i - 3] ^ w[i - 8] ^ w[i - 14] ^ w[i - 16], 1);
    }

    // 初始化变量
    a = state[0];
    b = state[1];
    c = state[2];
    d = state[3];
    e = state[4];

    // 进行 80 次循环变换
    for (int i = 0; i < 80; i++) {
        if (i < 20) {
            temp = ROTATE_LEFT(a, 5) + ((b & c) | ((~b) & d)) + e + w[i] + 0x5A827999;
        } else if (i < 40) {
            temp = ROTATE_LEFT(a, 5) + (b ^ c ^ d) + e + w[i] + 0x6ED9EBA1;
        } else if (i < 60) {
            temp = ROTATE_LEFT(a, 5) + ((b & c) | (b & d) | (c & d)) + e + w[i] + 0x8F1BBCDC;
        } else {
            temp = ROTATE_LEFT(a, 5) + (b ^ c ^ d) + e + w[i] + 0xCA62C1D6;
        }
        e = d;
        d = c;
        c = ROTATE_LEFT(b, 30);
        b = a;
        a = temp;
    }

    // 更新状态
    state[0] += a;
    state[1] += b;
    state[2] += c;
    state[3] += d;
    state[4] += e;
}

// 定义函数 SHA1Init，用于初始化 SHA-1 的状态
void SHA1Init(SHA1_CTX *context) {
    memset(context, 0, sizeof(*context));
    context->state[0] = 0x67452301;
    context->state[1] = 0xEFCDAB89;
    context->state[2] = 0x98BADCFE;
    context->state[3] = 0x10325476;
    context->state[4] = 0xC3D2E1F0;
}

// 定义函数 SHA1Update，用于更新 SHA-1 的状态
void SHA1Update(SHA1_CTX *context, const uint8_t *data, size_t len) {
    uint32_t i;
    uint32_t j;

    j = (context->count[0] >> 3) & 63;

    context->count[0] += len << 3;

    if (context->count[0] < (len << 3)) {
        context->count[1]++;
    }

    context->count[1] += len >> 29;

    if ((j + len) > 63) {
        memcpy(&context->buffer[j], data, (i = 64 - j));
        SHA1Transform(context->state, context->buffer);

        for (; i + 63 < len; i += 64) {
            SHA1Transform(context->state, &data[i]);
        }

        j = 0;
    } else {
        i = 0;
    }

    memcpy(&context->buffer[j], &data[i], len - i);
}

// 定义函数 SHA1Final，用于输出 SHA-1 的结果
void SHA1Final(SHA1_CTX *context, uint8_t digest[20]) {
    uint32_t i;
    uint8_t finalcount[8];

    for (i = 0; i < 8; i++) {
        finalcount[i] = (uint8_t) ((context->count[(i >= 4 ? 0 : 1)] >> ((3 - (i & 3)) * 8)) & 0xFF);
    }

    SHA1Update(context, (const uint8_t *) "\200", 1);

    while ((context->count[0] & 504) != 448) {
        SHA1Update(context, (const uint8_t *) "\0", 1);
    }

    SHA1Update(context, finalcount, 8);

    for (i = 0; i < 20; i++) {
        digest[i] = (uint8_t) ((context->state[i >> 2] >> ((3 - (i & 3)) * 8)) & 0xFF);
    }

    memset(context, 0, sizeof(*context));
}

在上面的代码中，`SHA1Init`、`SHA1Update` 和 `SHA1Final` 分别用于初始化 SHA-1 的状态、更新 SHA-1 的状态和输出 SHA-1 的结果。其中，`SHA1Update` 函数中的数据填充和扩展操作在调用 `SHA1Transform` 函数之前完成。具体来说，`SHA1Update` 函数会将输入的数据分成若干个 64 字节的块，对于每个块，如果当前状态缓冲区中已经有部分数据，就先将输入数据填充到缓冲区中，直到缓冲区填满，然后再进行 SHA-1 的变换。如果当前输入数据不足一个块，就将输入数据填充到缓冲区中，等待后续输入数据的到来。`SHA1Final` 函数中的数据填充操作和 `SHA1Update` 函数类似，不过最后还需要将计数器的值填充到最后一个块中。