目前常用的哈希函数有三种，分别为SHA-256算法、Keccak算法、SM3算法，今天我们对SHA-256算法进行详细讲解。
概况
SHA系列标准哈希函数是由美国标准与技术研究所(National Institute of Standards and Technology，NIST)组织制定的。
1993年公布了SHA-0 (FIPS PUB 180)，后发现不安全。
1995年公布了SHA-1(FIPS PUB 180–1)。
2002年公布了SHA-2( FIPS PUB 180–2)，包括3种算法：SHA-256, SHA-384, SHA-512。
2005年王小云院士给出一种攻击SHA-1的方法，用269操作找到一个强碰撞，以前认为是280。
2017年2月23日，谷歌宣布找到SHA-1碰撞的算法，需要耗费110块GPU一年的运算量。
SHA-256算法描述
· 输入数据长度为l比特，1≤l≤264-1
· 输出哈希值的长度为256比特
(1) 常量与函数
SHA-256算法使用以下常数与函数：
① 常量
初始值IV为：
0x6a09e667 bb67ae85 3c6ef372 a54ff53a
510e527f 9b05688c 1f83d9ab 5be0cd19
这些初值是对自然数中前8个质数(2,3,5,7,11,13,17,19)的平方根的小数部分取前32比特而来。
举个例子来说，√2小数部分约：
0.414213562373095048
而0.414213562373095048 ≈ 6∗16−1 +a∗16−2+0∗16−3 +9∗16−4 +…
于是，质数2的平方根的小数部分取前32比特就对应出0x6a09e667。
和8个初始值类似，这些常量是对自然数中前64个质数(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97…)的立方根的小数部分取前32比特而来。
② 函数
SHA-256用到了以下函数
ROTRi(x)表示循环右移i比特；SHRi(x)表示右移i比特；
(2) 算法描述
① 填充
· 对数据填充的目的是使填充后的数据长度为512的整数倍。因为迭代压缩是对512位数据块进行的，如果数据的长度不是512的整数倍，最后一块数据将是短块，这将无法处理。
· 设消息m长度为l比特。首先将比特“1”添加到m的末尾，再添加k个“0”，其中，k是满足下式的最小非负整数l+1+k = 448mod512。
· 然后再添加一个64位比特串，该比特串是长度l的二进制表示。填充后的消息m的比特长度一定为512的倍数。
· 以信息“abc”为例显示补位的过程。a, b, c对应的ASCII码分别是97, 98, 99；于是原始信息的二进制编码为：01100001 01100010 01100011。
补一个“1” ：0110000101100010 01100011 1
补423个“0”：01100001 01100010 01100011 10000000 00000000 … 00000000
补比特长度24 (64位表示)，得到512比特的数据：
② 消息分块
将填充后的消息m′按512比特分成n组：
③ 消息扩展
对一个消息分组M(t) 迭代压缩之前，首先进行消息扩展：将16个字的消息分组M t 扩展生成如下的64个字，供压缩函数使用W0，W1，…，W63，消息扩展把原消息位打乱，隐蔽原消息位之间的关联，增强了安全性。
消息扩展的步骤如下：
④ 压缩函数
压缩函数是SHA-256的核心，令a, b, c, d, e, f, g, h为字寄存器，T1, T2为中间变量。
⑤ 基本压缩函数
基本压缩函数的流程如右边公式所述。
说明：
⑥ SHA-256工作全过程
安全性
· 专业机构设计，经过充分测试和论证
· 安全性可满足应用的安全需求
· 学者已开展对SHA-256的安全分析(如缩减轮的分析)，尚未发现本质的缺陷
程序设计
typedef.h：定义数据类型
sha256.h：定义SHA-256算法相关功能函数、数据接口声明
sha256.c：实现SHA-256算法相关功能函数
sha256_test.h：定义测试函数、数据接口声明
Sha256_test.c：实现测试功能函数
main.c：实现main函数，测试程序的正确性、性能等
常用的SHA-256算法就讲到这里啦，下节课我们将学习常用哈希函数Keccak算法，敬请期待！