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SHA-2，名称来自于安全散列算法2（英语：Secure Hash Algorithm 2）的缩写，一种密码散列函数算法标准，由美国国家安全局研发，由美国国家标准与技术研究院（NIST）在2001年发布。属于SHA算法之一，是SHA-1的后继者。

参考资料

• 1、rfc6234
• 2、sha2 wikipedia
• 3、文内关于 sha2 的部分描述，皆是来自网上博客文章

SHA-2 是个大家族，有多种算法标准（SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256），本文主要分析 SHA-256 常用算法标准

SHA-256 算法流程分析（根据 rfc6234 文档描述）

消息填充（预处理）

• 1、数据填充（与 md5 sha1 填充规则相同，规则如下）

sha-256 算法是按照分组进行处理的，512bit 为一组，大部分的明文长度不会刚好是 512bit 的整倍数，所以需要进行填充
填充规则如下：在明文后先补一个 1，然后全部补 0 至满足（length + padLength % 512 = 448）。总共最少要补一位，最多补 512 位。

• 2、长度填充（与 sha1 相同）

在最后补充 64bit 大小的明文长度，注：大端序

计算常量

• 1、八个计算常量

计算规则：前 8 个质数平方根的小数部分，取高 32 位（类型：无符号 int32），转成 hex

• 2、K数组 64 个计算常量

计算规则：前 64 个质数立方根的小数部分，取高 32 位（类型：无符号 int32），转成 hex

计算函数

• 1、数据分组函数（一共 64步，前 16步，与 sha1 相同）

0 - 15 步
for i from 0 to 15: 
    w[i] := (input[w1 * 4]) leftshift 24
    w[i] :|= (input[w1 * 4 + 1]) leftshift 16
    w[i] :|= (input[w1 * 4 + 2]) leftshift 8
    w[i] :|= (input[w1 * 4 + 3]) leftshift 0

16 - 63 步
for i from 16 to 63
    s0 := (w[i - 15] rightrotate 7) xor (w[i - 15] rightrotate 18) xor(w[i - 15] rightshift 3)
    s1 := (w[i - 2] rightrotate 17) xor (w[i - 2] rightrotate 19) xor(w[i - 2] rightshift 10)
    w[i] := w[i - 16] + s0 + w[i - 7] + s1

• 2、主逻辑（64 步）

for i from 0 to 63
    s0 := (a rightrotate 2) xor (a rightrotate 13) xor(a rightrotate 22)
    maj := (a and b) xor (a and c) xor(b and c)
    t2 := s0 + maj
    s1 := (e rightrotate 6) xor (e rightrotate 11) xor(e rightrotate 25)
    ch := (e and f) xor ((not e) and g)
    t1 := h + s1 + ch + k[i] + w[i]
    h := g
    g := f
    f := e
    e := d + t1
    d := c
    c := b
    b := a
    a := t1 + t2

• 3、循环计算结束

h0 := h0 + a
h1 := h1 + b
h2 := h2 + c
h3 := h3 + d
h4 := h4 + e
h5 := h5 + f
h6 := h6 + g
h7 := h7 + h

python sha-256 代码实现

• 1、计算常量

import math

CONST = list(filter(lambda x: not [x % i for i in range(2, int(math.sqrt(x)) + 1) if x % i == 0], range(2, 312)))
HH = [int(abs(pow(i, 0.5)) * 4294967296) % (2 ** 32) for i in CONST[:8]]
KK = [int(abs(pow(i, 1.0 / 3)) * 4294967296) % (2 ** 32) for i in CONST]

• 2、数据填充

def padding(input_str):
    input_str_bit_len = len(input_str) * 8
    input_str_len = input_str_bit_len % (2 ** 32)
    input_str += b'\x80'
    pad_leg = ((448 - (input_str_len + 8) % 512) % 512) // 8
    input_str = input_str + b'\x00' * pad_leg + input_str_len.to_bytes(8, byteorder='big')
    return input_str

• 3、计算函数（包含数据分组）

参考上述资料自行编写

最后

python 跟 cyberchef 计算结果相同，代码没啥问题

全部代码

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