簡介
SHA演算法大家應該都很熟悉了，它是一個用來計算hash的演算法，目前的SHA演算法有SHA1，SHA2和SHA3種。這三種演算法都是由美國NIST制定的。
NIST的全稱是美國國家標準與技術研究所，主要來制定各種標準。
本文將會講解下NIST和SHA各種演算法的關係。
SHA1
在密碼學中，SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）是一種加密雜湊函式，它接受一個輸入，併產生一個160位（20位元組）的雜湊值，稱為資訊摘要。
我們先看下SHA1的加密流程圖：
上面的A，B，C，D，E都是32bits的state。
F是一個非線性函式。
<<< 表示額是左移操作，紅色的加號表示的是加法然後對232取模。
SHA1演算法很簡單，在2005年之後，SHA1被認為是不安全的，截至2010年，許多組織都建議更換SHA-1。
NIST在2011年正式廢止了SHA-1的使用，並在2013年不允許將其用於數字簽名。
所有主要的網路瀏覽器廠商在2017年都停止接受SHA-1 SSL證書。
SHA2
SHA-2(Secure Hash Algorithm 2)也是由美國國家安全域性(NSA)設計的一組加密雜湊函式，於2001年首次公佈，它們採用Merkle-Damgård結構。
SHA-2和SHA-1相比，包括了重大的變化。SHA-2系列包含六個雜湊函式，分別是SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
我們看下SHA2的演算法流程：
我們看下這幾個函式表示什麼意思：
SHA3
2006年，NIST組織了NIST雜湊函式競賽，以建立一個新的雜湊標準SHA-3。SHA-3並不是要取代SHA-2，因為目前還沒有證明對SHA-2的重大攻擊。但是由於MD5、SHA-0和SHA-1的成功攻擊，NIST認為需要一種可替代的、不同的加密雜湊，這就是SHA-3。
在這個比賽中，最終Keccak演算法勝出，被選為SHA3的標準。
SHA3演算法是基於海綿結構的，我們看下海綿結構的工作原理：
這個函式被分成了兩部分，左邊部分叫做吸收部分，右邊部分叫做輸出部分，一吸一出，像是海綿一樣，所以叫做海綿函式。
P表示的是輸入的字串，Z表示的時候輸出字串。
一個海綿函式由三部分組成，分別是state, 函式f和填充函式pad。
state就是上圖的r+c部分，r被稱為Bitrate， c被稱為Capacity。
P被分成n份，每一份都會跟Bitrate進行異或操作，如果P的長度不是Bitrate的整數倍，那麼需要使用Pad函式進行填充。
每一輪，Bitrate跟P進行異或操作的結果作為最新的Bitrate, 然後生成新的state，然後這個state又被f(state)來替換。
其中函式 f 是 從n個{0,1} 到n個{0,1}的對映。
就這樣一輪一輪進行下去，直到所有的P都參與了運算。
輸出部分是將最終生成的state進行f運算，每次運算都取Bitrate部分作為輸出，從而得到最終的輸出。
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