C++实现SHA-1算法详解：步骤与示例

SHA-1算法是一种广泛应用于密码学领域的安全散列函数，它在数字签名、消息认证码等领域具有重要意义。本文档是用C++语言实现SHA-1算法的过程，提供了清晰的逻辑结构和详细的注释，方便理解和学习。 首先，SHA-1算法的核心步骤包括初始化五个32位（8字节）的哈希寄存器A、B、C、D和E，它们的初始值分别为A0、B0、C0、D0和E0，这些常量在代码中以字符串的形式定义。SHA-1算法的主要流程分为三个阶段：初始化、主循环和结束处理。 1. **初始化阶段**： 在这个阶段，输入数据被分割成固定大小的消息块，每个块先经过特殊处理，然后与初始寄存器值相混合。这一过程确保了算法对不同长度输入的处理一致性。 2. **主循环**： 主循环是SHA-1算法的核心部分，它通过多个迭代步骤进行计算。每个步骤涉及以下操作： - 处理输入块：将输入数据转换成特定格式，如从文件中读取并处理，使用`readfile()`函数完成。 - 转换操作：包括将4位二进制转换为16进制的`bny_to_hex()`函数，以及整数到K进制的`KConvert()`函数，用于后续的运算。 - 字符操作：如`char_to_bny()`将单个字符转换为8位二进制，`w_AND()`、`w_OR()`、`w_XOR()`执行字级的逻辑运算，`w_CPL()`提供字的反码操作，`w_ADD()`执行字模2^32的加法。 - 循环左移：`Recycle_Left()`用于循环左移操作，这是哈希函数迭代过程中的一种关键操作。 - 哈希函数F(t)：每次迭代都会调用`Ft()`函数，该函数根据不同的轮数`t`和当前状态执行复杂的组合运算，以更新哈希寄存器。 3. **结束处理**： 在处理完所有输入块后，需要对哈希寄存器进行特定的终止扩展，然后将这五个寄存器的值进行拼接，生成最终的160位（512比特）的散列值。 通过本文档提供的C++实现，读者可以了解到SHA-1算法的具体实现细节，这对于理解其工作原理、进行安全相关的编程或者进行加密算法的研究都具有很高的参考价值。同时，由于代码中包含了详尽的注释，即使是初学者也能逐步跟随代码逐步理解算法的每一步操作。