0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

【安全算法之SHA256】SHA256摘要運(yùn)算C語(yǔ)言源碼實(shí)現(xiàn)

嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) ? 來源: 嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) ? 作者: 嵌入式物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) ? 2022-09-15 02:50 ? 次閱讀

【安全算法之SHA256】SHA256摘要運(yùn)算的C語(yǔ)言源碼實(shí)現(xiàn)

  • 概述
  • 頭文件定義
  • C語(yǔ)言版本的實(shí)現(xiàn)源碼
  • 測(cè)試用例
  • github倉(cāng)庫(kù)
  • 更多參考鏈接

概述

大家都知道摘要算法在安全領(lǐng)域,也是一個(gè)特別重要的存在,而SHA256是其中最常見的一種摘要算法,它的特點(diǎn)就是計(jì)算復(fù)雜度較低,不等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)原文輸入,可以得出等長(zhǎng)的摘要值,這個(gè)值是固定為32字節(jié)。正是由于這種特殊性,很多重要的數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)領(lǐng)域,都可以看到SHA256的影子。在一些安全認(rèn)證中,摘要運(yùn)算的算法等級(jí)至少是大于等于SHA256的安全級(jí)別,足以證明SHA256的重要性。
今天給大家?guī)鞸HA256的C源碼版本實(shí)現(xiàn),歡迎大家深入學(xué)習(xí)和討論。

頭文件定義

頭文件定義如下,主要定義了SHA256的上下文結(jié)構(gòu)體,以及導(dǎo)出的三個(gè)API


#ifndef __SHA256_H__
#define __SHA256_H__

#include 

#define SHA256_DIGEST_LEN 32         	// SHA256 outputs a 32 byte digest

typedef uint8_t 	BYTE;             	// 8-bit byte
typedef uint32_t  	WORD;             	// 32-bit word, change to "long" for 16-bit machines

typedef struct _sha256_ctx_t {
	uint8_t 			data[64];
	uint32_t 			data_len;
	unsigned long long 	bit_len;
	uint32_t 			state[8];
} sha256_ctx_t;

void crypto_sha256_init(sha256_ctx_t *ctx);
void crypto_sha256_update(sha256_ctx_t *ctx, const uint8_t *data, uint32_t len);
void crypto_sha256_final(sha256_ctx_t *ctx, uint8_t *digest);

#endif   // __SHA256_H__

C語(yǔ)言版本的實(shí)現(xiàn)源碼

下面是SHA256的C語(yǔ)言版本實(shí)現(xiàn),主要也是圍繞導(dǎo)出的3個(gè)API:


#include 
#include 

#include "sha256.h"

#define ROTLEFT(a,b)    (((a) << (b)) | ((a) >> (32-(b))))
#define ROTRIGHT(a,b)   (((a) >> (b)) | ((a) << (32-(b))))
#define CH(x,y,z)       (((x) & (y)) ^ (~(x) & (z)))
#define MAJ(x,y,z)      (((x) & (y)) ^ ((x) & (z)) ^ ((y) & (z)))
#define EP0(x) 	        (ROTRIGHT(x,2) ^ ROTRIGHT(x,13) ^ ROTRIGHT(x,22))
#define EP1(x)          (ROTRIGHT(x,6) ^ ROTRIGHT(x,11) ^ ROTRIGHT(x,25))
#define SIG0(x)         (ROTRIGHT(x,7) ^ ROTRIGHT(x,18) ^ ((x) >> 3))
#define SIG1(x)         (ROTRIGHT(x,17) ^ ROTRIGHT(x,19) ^ ((x) >> 10))

static const uint32_t k[64] = 
{
	0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,
	0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,
	0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
	0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,
	0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,
	0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
	0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,
	0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2,
};

static void local_sha256_transform(sha256_ctx_t *ctx, const uint8_t *data)
{
	uint32_t a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, t1, t2, m[64];

	for (i = 0, j = 0; i < 16; ++i, j += 4) {
		m[i] = (data[j] << 24) | (data[j + 1] << 16) | (data[j + 2] << 8) | (data[j + 3]);
	}

	for ( ; i < 64; ++i) {
		m[i] = SIG1(m[i - 2]) + m[i - 7] + SIG0(m[i - 15]) + m[i - 16];
	}

	a = ctx->state[0];
	b = ctx->state[1];
	c = ctx->state[2];
	d = ctx->state[3];
	e = ctx->state[4];
	f = ctx->state[5];
	g = ctx->state[6];
	h = ctx->state[7];

	for (i = 0; i < 64; ++i) {
		t1 = h + EP1(e) + CH(e,f,g) + k[i] + m[i];
		t2 = EP0(a) + MAJ(a,b,c);
		h = g;
		g = f;
		f = e;
		e = d + t1;
		d = c;
		c = b;
		b = a;
		a = t1 + t2;
	}

	ctx->state[0] += a;
	ctx->state[1] += b;
	ctx->state[2] += c;
	ctx->state[3] += d;
	ctx->state[4] += e;
	ctx->state[5] += f;
	ctx->state[6] += g;
	ctx->state[7] += h;
}

void crypto_sha256_init(sha256_ctx_t *ctx)
{
	ctx->data_len = 0;
	ctx->bit_len  = 0;
	ctx->state[0] = 0x6a09e667;
	ctx->state[1] = 0xbb67ae85;
	ctx->state[2] = 0x3c6ef372;
	ctx->state[3] = 0xa54ff53a;
	ctx->state[4] = 0x510e527f;
	ctx->state[5] = 0x9b05688c;
	ctx->state[6] = 0x1f83d9ab;
	ctx->state[7] = 0x5be0cd19;
}

void crypto_sha256_update(sha256_ctx_t *ctx, const uint8_t *data, uint32_t len)
{
	uint32_t i;

	for (i = 0; i < len; ++i) {
		ctx->data[ctx->data_len] = data[i];
		ctx->data_len++;
		if (ctx->data_len == 64) {
			local_sha256_transform(ctx, ctx->data);
			ctx->bit_len += 512;
			ctx->data_len = 0;
		}
	}
}

void crypto_sha256_final(sha256_ctx_t *ctx, uint8_t *digest)
{
	uint32_t i;

	i = ctx->data_len;

	// Pad whatever data is left in the buffer.
	if (ctx->data_len < 56) {
		ctx->data[i++] = 0x80;
		while (i < 56) {
			ctx->data[i++] = 0x00;
		}
	} else {
		ctx->data[i++] = 0x80;
		while (i < 64) {
			ctx->data[i++] = 0x00;
		}
		local_sha256_transform(ctx, ctx->data);
		memset(ctx->data, 0, 56);
	}

	// Append to the padding the total message's length in bits and transform.
	ctx->bit_len += ctx->data_len * 8;
	ctx->data[63] = ctx->bit_len;
	ctx->data[62] = ctx->bit_len >> 8;
	ctx->data[61] = ctx->bit_len >> 16;
	ctx->data[60] = ctx->bit_len >> 24;
	ctx->data[59] = ctx->bit_len >> 32;
	ctx->data[58] = ctx->bit_len >> 40;
	ctx->data[57] = ctx->bit_len >> 48;
	ctx->data[56] = ctx->bit_len >> 56;
	local_sha256_transform(ctx, ctx->data);

	// Since this implementation uses little endian byte ordering and SHA uses big endian,
	// reverse all the bytes when copying the final state to the output digest.
	for (i = 0; i < 4; ++i) {
		digest[i]      = (ctx->state[0] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 4]  = (ctx->state[1] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 8]  = (ctx->state[2] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 12] = (ctx->state[3] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 16] = (ctx->state[4] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 20] = (ctx->state[5] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 24] = (ctx->state[6] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
		digest[i + 28] = (ctx->state[7] >> (24 - i * 8)) & 0x000000ff;
	}
}

測(cè)試用例

針對(duì)SHA256導(dǎo)出的三個(gè)接口,我編寫了以下測(cè)試用例:


#include 
#include 

#include "sha256.h"
#include "convert.h"

int log_hexdump(const char *title, const unsigned char *data, int len)
{
    char str[160], octet[10];
    int ofs, i, k, d;
    const unsigned char *buf = (const unsigned char *)data;
    const char dimm[] = "+------------------------------------------------------------------------------+";

    printf("%s (%d bytes):\r\n", title, len);
    printf("%s\r\n", dimm);
    printf("| Offset  : 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F   0123456789ABCDEF |\r\n");
    printf("%s\r\n", dimm);

    for (ofs = 0; ofs < (int)len; ofs += 16) {
        d = snprintf( str, sizeof(str), "| %08X: ", ofs );

        for (i = 0; i < 16; i++) {
            if ((i + ofs) < (int)len) {
                snprintf( octet, sizeof(octet), "%02X ", buf[ofs + i] );
            } else {
                snprintf( octet, sizeof(octet), "   " );
            }

            d += snprintf( &str[d], sizeof(str) - d, "%s", octet );
        }
        d += snprintf( &str[d], sizeof(str) - d, "  " );
        k = d;

        for (i = 0; i < 16; i++) {
            if ((i + ofs) < (int)len) {
                str[k++] = (0x20 <= (buf[ofs + i]) &&  (buf[ofs + i]) <= 0x7E) ? buf[ofs + i] : '.';
            } else {
                str[k++] = ' ';
            }
        }

        str[k] = '\0';
        printf("%s |\r\n", str);
    }

    printf("%s\r\n", dimm);

    return 0;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	const char *data = "C1D0F8FB4958670DBA40AB1F3752EF0D";
    const char *digest_exp_str = "97B7437DF061F15182974B18E62B3D8AAFE333DCBDD2074CB8D4916509B4AD23";
	uint8_t digest_calc[SHA256_DIGEST_LEN];
    uint8_t digest_exp_hex[SHA256_DIGEST_LEN];
	sha256_ctx_t ctx;
	const char *p_calc = data;
	uint8_t data_bytes[128];
	uint16_t len_bytes;
	char data_str[128];

	if (argc > 1) {
		p_calc = argv[1];
	}

	utils_hex_string_2_bytes(data, data_bytes, &len_bytes);
	log_hexdump("data_bytes", data_bytes, len_bytes);
	utils_bytes_2_hex_string(data_bytes, len_bytes, data_str);
	printf("data_str: %s\n", data_str);
	if (!strcmp(data, data_str)) {
		printf("hex string - bytes convert OK\n");
	} else {
		printf("hex string - bytes convert FAIL\n");
	}

	crypto_sha256_init(&ctx);
	crypto_sha256_update(&ctx, (uint8_t *)p_calc, strlen(p_calc));
	crypto_sha256_final(&ctx, digest_calc);

    utils_hex_string_2_bytes(digest_exp_str, digest_exp_hex, &len_bytes);
	if (len_bytes == sizeof(digest_calc) && !memcmp(digest_calc, digest_exp_hex, sizeof(digest_calc))) {
		printf("SHA256 digest test OK\n");
        log_hexdump("digest_calc", digest_calc, sizeof(digest_calc));
	} else {
		log_hexdump("digest_calc", digest_calc, sizeof(digest_calc));
		log_hexdump("digest_exp", digest_exp_hex, sizeof(digest_exp_hex));
		printf("SHA256 digest test FAIL\n");
	}

	return 0;
}

測(cè)試用例比較簡(jiǎn)單,就是對(duì)字符串C1D0F8FB4958670DBA40AB1F3752EF0D進(jìn)行SHA1運(yùn)算,期望的摘要結(jié)果的hexstring是97B7437DF061F15182974B18E62B3D8AAFE333DCBDD2074CB8D4916509B4AD23,這個(gè)期望值是用算法工具算出來的。
先用API接口算出摘要值,再與期望值比較,這里有個(gè)hexstringtobyte的轉(zhuǎn)換,如果比較一致則表示API計(jì)算OK;反之,接口計(jì)算失敗。
同時(shí),也歡迎大家設(shè)計(jì)提供更多的測(cè)試案例代碼。

github倉(cāng)庫(kù)

以上代碼和測(cè)試用例,及編譯運(yùn)行等,可以參考我的github倉(cāng)庫(kù),有詳細(xì)的流程介紹,歡迎大家交流討論。如果有幫助到你的話,記得幫忙點(diǎn)亮一顆星哦。

更多參考鏈接

[1] 【安全算法的github倉(cāng)庫(kù)】
[2] 【安全算法之概述】一文帶你簡(jiǎn)要了解常見常用的安全算法

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • C語(yǔ)言
    +關(guān)注

    關(guān)注

    180

    文章

    7595

    瀏覽量

    135866
  • 源碼
    +關(guān)注

    關(guān)注

    8

    文章

    632

    瀏覽量

    29110
  • SHA256
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    5

    瀏覽量

    10012
  • 安全算法
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    9

    瀏覽量

    6097
收藏 人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦

    安全算法SHA1】SHA1摘要運(yùn)算C語(yǔ)言源碼實(shí)現(xiàn)

    安全算法SHA1】SHA1摘要運(yùn)算
    的頭像 發(fā)表于 10-31 10:42 ?3774次閱讀
    【<b class='flag-5'>安全</b><b class='flag-5'>算法</b><b class='flag-5'>之</b><b class='flag-5'>SHA</b>1】<b class='flag-5'>SHA</b>1<b class='flag-5'>摘要</b><b class='flag-5'>運(yùn)算</b>的<b class='flag-5'>C</b><b class='flag-5'>語(yǔ)言</b><b class='flag-5'>源碼</b><b class='flag-5'>實(shí)現(xiàn)</b>

    安全算法SHA512】SHA512摘要運(yùn)算C語(yǔ)言源碼實(shí)現(xiàn)

    安全算法SHA512】SHA512摘要運(yùn)算
    的頭像 發(fā)表于 09-16 19:20 ?3719次閱讀
    【<b class='flag-5'>安全</b><b class='flag-5'>算法</b><b class='flag-5'>之</b><b class='flag-5'>SHA</b>512】<b class='flag-5'>SHA</b>512<b class='flag-5'>摘要</b><b class='flag-5'>運(yùn)算</b><b class='flag-5'>C</b><b class='flag-5'>語(yǔ)言</b><b class='flag-5'>源碼</b><b class='flag-5'>實(shí)現(xiàn)</b>

    CRYPTO SHA256和CRC不起作用,總是返回0的原因?

    正在使用 PSOC4 開發(fā)板 (CY8KIT-149),嘗試讓 SHA256 和 CRC 加密功能正常運(yùn)行。 這兩個(gè)函數(shù)都會(huì)持續(xù)返回 0。Cy_Crypto_Enable (CRYPTO) 成功了
    發(fā)表于 01-30 07:04

    找人做asic運(yùn)算sha256的機(jī)器,1萬(wàn)+++

    找人做asic運(yùn)算sha256的機(jī)器,報(bào)酬一臺(tái)1萬(wàn)+++有能做的發(fā)郵件1431275231@qq.com
    發(fā)表于 03-22 17:28

    找牛哥哥開發(fā)SHA256的ASIC芯片,提供原始股和高報(bào)酬

    簡(jiǎn)單說那位牛人可以研發(fā)SHA256的ASIC芯片(超高性能和超低消耗),可以留言報(bào)名,公司提供原始股和聯(lián)合創(chuàng)始人崗位及高報(bào)酬,如知道牛人者麻煩引見,感謝
    發(fā)表于 08-10 13:16

    Hi3516解決方案(二進(jìn)制)和SHA256校驗(yàn)碼

    Hi3516解決方案(二進(jìn)制)和SHA256校驗(yàn)碼
    發(fā)表于 09-11 14:05

    Hi3518解決方案(二進(jìn)制)和SHA256校驗(yàn)碼

    Hi3518解決方案(二進(jìn)制)和SHA256校驗(yàn)碼
    發(fā)表于 09-11 14:56

    Hi3861解決方案(二進(jìn)制)和SHA256校驗(yàn)碼

    Hi3861解決方案(二進(jìn)制)和SHA256校驗(yàn)碼
    發(fā)表于 09-11 14:57

    基于STM32的C語(yǔ)言SHA256加密算法相關(guān)資料下載

    標(biāo)題基于STM32的C語(yǔ)言SHA256加密算法本文博客鏈接:作者:zsj ,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明.項(xiàng)目中用到了一個(gè)新的加密算法
    發(fā)表于 02-14 06:48

    求助,生成signature/sha256時(shí)二進(jìn)制文件的STM頭中的字段使用的是什么數(shù)據(jù)類型?

    我們正在嘗試驗(yàn)證 STM 簽名工具生成的簽名。通過此鏈接,在“On STM32MP15x lines”的表中,我們需要知道創(chuàng)建簽名哈希 (sha256) 時(shí)每個(gè)字段使用的數(shù)據(jù)類型,以便我們可以復(fù)制它。
    發(fā)表于 12-27 07:53

    如何使用CSEc在S32K1中支持SHA256?

    S32K1 CSEc 模塊內(nèi)部只有 AES128 引擎。在 S32K1 CSEc 中還沒有支持 SHA256 的原始引擎。但是,客戶可以參考以下參考代碼在其應(yīng)用程序中通過軟件實(shí)現(xiàn) SHA256
    發(fā)表于 04-18 08:43

    DRM系統(tǒng)的SHA256算法設(shè)計(jì)及FPGA實(shí)現(xiàn)

    介紹了一種適于TUD 系統(tǒng)的SHA256算法和HMAC算法! 給出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)SHA256算法
    發(fā)表于 05-16 16:50 ?141次下載
    DRM系統(tǒng)的<b class='flag-5'>SHA256</b><b class='flag-5'>算法</b>設(shè)計(jì)及FPGA<b class='flag-5'>實(shí)現(xiàn)</b>

    基于STM32的C語(yǔ)言SHA256加密算法

    標(biāo)題基于STM32的C語(yǔ)言SHA256加密算法本文博客鏈接: 作者:zsj ,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明. 項(xiàng)目中用到了一個(gè)新的加密算法
    發(fā)表于 12-09 14:36 ?35次下載
    基于STM32的<b class='flag-5'>C</b><b class='flag-5'>語(yǔ)言</b><b class='flag-5'>SHA256</b>加密<b class='flag-5'>算法</b>

    安全算法SHA384】SHA384摘要運(yùn)算C語(yǔ)言源碼實(shí)現(xiàn)

    安全算法SHA384】SHA384摘要運(yùn)算
    的頭像 發(fā)表于 09-16 08:46 ?2985次閱讀

    帶有PYNQ和Vitis HLS的SHA256加密加速器

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《帶有PYNQ和Vitis HLS的SHA256加密加速器.zip》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 02-09 10:32 ?5次下載
    帶有PYNQ和Vitis HLS的<b class='flag-5'>SHA256</b>加密加速器