SHA散列函数与消息摘要技术详解

"裴士辉讲解的消息摘要和数字签名技术，主要涉及了单向散列函数、安全散列标准SHS以及SHA算法的运算过程。" 本文主要探讨的是信息安全领域中的重要概念——消息摘要和数字签名，这两个概念在数据验证和网络安全中起着至关重要的作用。消息摘要是一种通过哈希函数将任意长度的输入（明文）转化为固定长度输出的过程，这个输出被称为哈希值或摘要，它就像是明文的"指纹"，可以用于验证信息的完整性和真实性。而数字签名则是在此基础上，通过对哈希值进行加密，来确保信息的不可篡改性和发送者的身份认证。 单向散列函数是实现消息摘要的关键，它有四个重要特性：一是能够处理任意长度的输入；二是能快速生成固定长度的哈希值；三是找到与给定哈希值匹配的原始消息在计算上是不可行的；四是找到两个不同消息但有相同哈希值的情况在计算上也是不可行的。这些特性确保了单向散列函数在安全性上的可靠性。 安全散列标准SHS是由美国国家标准化与技术研究所（NIST）在1995年提出的，其核心算法是SHA。SHA要求输入的消息长度小于264位，并且输出160位的哈希值，通过5个32位寄存器A、B、C、D、E进行运算。初始值为一组固定的32位常数，例如a=0x67452301, b=0xefcdab89, c=0x98badcfe, d=0x10325476, e=0xc3d2e1f0。SHA的运算过程包括将消息填充到512位的整数倍，然后对每个512位的消息块进行处理，通过四轮20次的迭代运算，每轮中包含了非线性函数f的使用，最终得到的abcde级联就是哈希值。 数字签名在使用中，通常会先对消息进行哈希，然后使用发送者的私钥对哈希值进行加密，接收者使用发送者的公钥解密并计算原始消息的哈希值，对比两者是否一致，以此验证消息的完整性和发送者的身份。这种方法既提高了数字签名的效率，也增强了签名的安全性。 消息摘要和数字签名技术是网络安全的基础，它们通过单向散列函数和安全散列标准如SHA，为数据的传输和存储提供了有效的保护，防止了信息被篡改和伪造。