SHA算法系列介绍-程序员宅基地
小明：老师，有个问题不懂。
老师：什么问题，说吧。
小明：我最近在研究微信支付接口，发现它不仅支持MD5摘要的验签，还支持SHA-256摘要。这个SHA是什么鬼？
老师：和MD5算法类似，SHA（Secure Hash Algorithm）也是一种生成信息摘要的算法。
小明：可是我看到网上以SHA命名的算法五花八门，什么SHA-1,SHA2,SHA-256等等，为什么会有这么多名字呢？
老师：这是因为SHA算法分为很多版本。最大的版本分类是SHA-1和SHA-2,SHA-2又包含了很多子版本。
老师：SHA-2的子版本包括SHA-224,SHA-256,SHA-384,SHA-512。这些版本共同构成了SHA的大家族。
小明：SHA算法和MD5算法有什么区别呢？SHA的这么多版本之间又有什么不同？
老师：要回答这个问题，我们先从SHA-1说起吧。
SHA-1
SHA-1算法可以从明文生成160bit的信息摘要，示例如下：
给定明文：abcd
SHA-1摘要：81FE8BFE87576C3ECB22426F8E57847382917ACF
SHA-1 与 MD5的主要区别是什么呢？
1.摘要长度不同。
MD5的摘要的长度尽128bit，SHA-1摘要长度160bit。多出32bit意味着什么呢？不同明文的碰撞几率降低了2^32 = 324294967296倍。
2.性能略有差别
SHA-1生成摘要的性能比MD5略低。
小明：SHA-1这么强大，应该没人能破解吧？
老师：很遗憾，早在2005年，人们就研究出了破解SHA-1的方法。近期谷歌的Chrome小组也宣城要淘汰SHA-1。
小明：连SHA-1都不安全了，这可怎么办？
老师：别担心，我们还有更安全的算法SHA-2。
SHA-2
SHA-2是一系列SHA算法变体的总称，其中包含如下子版本：
SHA-256：可以生成长度256bit的信息摘要。
SHA-224：SHA-256的“阉割版”，可以生成长度224bit的信息摘要。
SHA-512：可以生成长度512bit的信息摘要。
SHA-384：SHA-512的“阉割版”，可以生成长度384bit的信息摘要。
显然，信息摘要越长，发生碰撞的几率就越低，破解的难度就越大。但同时，耗费的性能和占用的空间也就越高。
小明：为什么SHA-2要有这么多的版本呢？只使用最长的一种不就行了吗？
老师：这是为了适应不同的应用场景，从而对安全、性能、空间等因素做出权衡。比如说过我的需求仅仅是验证数据完整性，使用SHA-512显然是浪费了。另外，如果想要追求安全性，也可以考虑把多种摘要算法结合使用。比如下面这样：
明文： abcd
MD5摘要：e2fc714c4727ee9395f324cd2e7f331f
SHA-256摘要：
88d4266fd4e6338d13b845fcf289579d209c897823b9217da3e161936f031589
合成摘要：e2fc714c4727ee93209c897823b9217da3e161936f031589
取MD摘要的前16和SHA-256摘要的后32位，拼成一个长度48位的合成摘要。这样除非知道拼接规则，否则外人是无从破解的。
小明：还真是个好办法。最后一个问题，SHA-1和SHA-2系列算法生成摘要的底层原理是什么样呢？
老师：SHA算法的底层原理和MD5很相似，只是在摘要分段和处理细节上有少许差别。
我们先来回顾一下MD5算法的核心过程，简而言之，MD5把128bit的信息摘要分成A，B，C，D四段（Words），每段32bit，在循环过程中交替运算A，B，C，D，最终组成128bit的摘要结果。
再看一下SHA-1算法，核心过程大同小异，主要的不同点是把160bit的信息摘要分成了A，B，C，D，E五段。
再看一下SHA-2系列算法，核心过程更复杂一些，把信息摘要分成了A，B，C，D，E，F，G，H八段。
其中SHA-256的每一段摘要长度是32bit，SHA-512的每一段摘要长度是64bit。SHA-224和SHA-384则是在前两者生成结果的基础上做出裁剪。
几点补充：
SHA家族的最新成员SHA-3已经于2015年问世。关于SHA-3的细节，有兴趣的小伙伴们可以查询资料进一步学习。
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