Python SHA256 哈希计算

Question

我正在 Python 中编写 SHA256 实现，填充、解析和消息调度似乎工作正常，我的问题在于哈希计算。目前我只是想计算工作变量 'a'。这是我得到的值（十六进制）

5d6aebe0

预期输出，根据 this：

5D6AEBCD

这是我的代码：

将工作变量设置为 FIPS-180

中指定的常量

a = int('6a09e667', 16)
b = int('bb67ae85', 16)
c = int('3c6ef372', 16)
d = int('a54ff53a', 16)
e = int('510e527f', 16)
f = int('9b05688c', 16)
g = int('1f83d9ab', 16)
h = int('5be0cd19', 16)

设置依赖于值t的两个重要变量：

W = int('61626380', 16)
K = int('428a2f98', 16)

来自 wikipedia 上的伪代码：

S1 = hash.ROTR(e, 6) ^ hash.ROTR(e, 11) ^ hash.ROTR(e, 25)
ch = (e & f) ^ ((~e) & g)#((e1) & g)
temp1 = (h + S1 + ch + K + W) % math.pow(2, 32)
S0 = hash.ROTR(a, 2) ^ hash.ROTR(a, 13) ^ hash.ROTR(a, 22)
maj = (a & b) ^ (a & c) ^ (b & c)
temp2 = (S0 + maj) % math.pow(2, 32)
a = int((temp1 + temp2) % math.pow(2, 32))

ROTR 函数：

@staticmethod
def ROTR(x, n, w=32):
    return (x >> n) | (x << w - n)

或者，拆分成函数，如 FIPS-180 中指定的那样（产生相同的输出）

T1 = int((h + hash.SIGMA1(e) + hash.Ch(e, f, g) + hash.K[t] + W) % math.pow(2, 32))
T2 = int((hash.SIGMA0(a) + hash.Maj(a, b, c)) % math.pow(2, 32))
a = int((T1 + T2) % math.pow(2, 32))

哈希 class:

@staticmethod
def ROTR(x, n, w=32):
    return (x >> n) | (x << w - n)
def SIGMA0(x):
    return hash.ROTR(x, 2) ^ hash.ROTR(x, 13) ^ hash.ROTR(x, 22)
def SIGMA1(x):
    return hash.ROTR(x, 6) ^ hash.ROTR(x, 11) ^ hash.ROTR(x, 25)
def Ch(x, y, z):
    return (x & y) ^ (~x & z)
def Maj(x, y, z):
    return (x & y) ^ (x & z) ^ (y & z)

我正在使用 Python 3 顺便说一下。提前致谢。

Answer 1

您需要在此处添加更多掩码以减少溢出位。例如，您的 ROTR:

def ROTR(x, n, w=32):
    return (x >> n) | (x << w - n)

在 w 边界上方保留 x 的所有高位；你想从 w 构建一个掩码并屏蔽掉高位，例如：

def ROTR(x, n, w=32):
    return ((x >> n) | (x << w - n)) & ((1 << w) - 1)

任何时候您可能会溢出假定的"register width"，都需要类似的掩码。它们还可以替换您正在进行的 % math.pow(2, 32) 的容易出错的用法，更改：

int((temp1 + temp2) % math.pow(2, 32))

至：

(temp1 + temp2) & ((1 << 32) - 1)

或等同于：

(temp1 + temp2) % 2 ** 32

这也需要在溢出不那么明显的情况下进行按位求反：Python 的 int 是无限精度，并且非负值的按位求反使得负值，有效地在左侧添加无限 1 位（在语言指定的伪二进制补码行为中）。所以 ~x 必须变成 ~x & ((1 << 32) - 1) 或类似的东西来强制它返回一个只包含低 32 位的正值。

这必须在全局范围内完成（因此 temp1 和 temp2 实际上是 int，而不是 float 计算时的值）。一般来说，math.pow是完全没用的；您要么想使用 ** 运算符（它不会强制转换为 float 并且执行效率更高），要么使用内置的 pow 函数（只需要它的三个参数进行有效的模幂运算）。

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