实战篇-OpenSSL之HASH算法-摘要计算

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一、HASH算法简介

Hash算法特别的地方在于它是一种单向算法，用户可以通过hash算法对目标信息生成一段特定长度的唯一hash值，却不能通过这个hash值重新获得目标信息。

因此Hash算法常用在不可还原的密码存储、信息完整性校验等。

Hash算法是不可逆的，而其他加密算法是可逆的。

比如，常见的md5，对文件计算md5，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保文件内容的完整一致性。但是无法由md5值，解密出文件内容。

常见的Hash算法：MD2、MD4、MD5、SHA、SHA-1、HMAC、HMAC-MD5、HMAC-SHA1、RIPEMD160

二、命令行操作

1、查看OpenSSL支持使用哪些算法，来计算摘要信息

openssl dgst -list

如下：

2、计算hello.txt文件的md5摘要信息

openssl dgst -md5 hello.txt

如下：

也可以使用支持的其他算法，来计算摘要信息，如sha1、sha256等。

三、编程实现

1、封装HASH类

封装为一个类，支持多种计算算法，如下：

HASH.h

#ifndef HASH_H
#define HASH_H

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

/**
 * @brief The HASH class
 * HASH加密算法实现类，包括Sha、Sha1、Sha224等。
 */
class HASH : public QObject
{
     
    Q_OBJECT

public:
    enum Mode
    {
     
        SHA1,
        SHA224,
        SHA256,
        SHA384,
        SHA512,
        RIPEMD160,
        MD5
    };
    Q_ENUM(Mode)

    HASH(Mode mode);

    void addData(const QByteArray &data);
    QByteArray result();

private:
    QString modeToString(Mode value);

private:
    Mode _mode;   ///
    QByteArray _data;   ///<待加密数据
};

#endif // HASH_H

HASH.cpp

#include "HASH.h"
#include 

/**
 * @brief HASH::HASH
 * @param mode HASH算法类型
 */
HASH::HASH(Mode mode)
    :_mode(mode)
{
     
}

/**
 * @brief HASH::addData
 * 添加待加密数据
 * @param data 数据
 */
void HASH::addData(const QByteArray &data)
{
     
    _data = data;
}

/**
 * @brief HASH::result
 * 获取加密结果
 * @return 加密结果
 */
QByteArray HASH::result()
{
     
    OpenSSL_add_all_digests();

    const EVP_MD *md = nullptr;
    md = EVP_get_digestbyname(modeToString(_mode).toStdString().c_str());
    if(!md) // 不支持的格式
    {
     
        return QByteArray();
    }

    unsigned char mdValue[EVP_MAX_MD_SIZE] = {
     0};
    unsigned int mdLen = 0;

    EVP_MD_CTX *mdctx = EVP_MD_CTX_new();
    EVP_MD_CTX_init(mdctx);
    EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, nullptr);
    EVP_DigestUpdate(mdctx, _data.data(), _data.size());
    EVP_DigestFinal_ex(mdctx, mdValue, &mdLen);
    EVP_MD_CTX_free(mdctx);

    QByteArray out((const char *)mdValue, mdLen);
    return out;
}

/**
 * @brief HASH::modeToString
 * Mode型枚举值转字符串
 * @param value 枚举值
 * @return 字符串
 */
QString HASH::modeToString(HASH::Mode value)
{
     
    QMetaEnum metaEnum = QMetaEnum::fromType<Mode>();
    const char* key = metaEnum.valueToKey(value);
    Q_ASSERT(key != nullptr);
    return QString(key);
}

2、测试代码

void createTestData(QByteArray& data, int size)
{
     
    data.resize(size);
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
     
        data[i] = i % 128;
    }
}

void testHash(const QByteArray& data)
{
     
    // Sha1
    HASH hash1(HASH::SHA1);
    hash1.addData(data);
    qDebug() << "SHA1:" << hash1.result().toHex();

    // Sha224
    HASH hash2(HASH::SHA224);
    hash2.addData(data);
    qDebug() << "SHA224:" << hash2.result().toHex();

    // Sha256
    HASH hash3(HASH::SHA256);
    hash3.addData(data);
    qDebug() << "SHA256:" << hash3.result().toHex();

    // Sha384
    HASH hash4(HASH::SHA384);
    hash4.addData(data);
    qDebug() << "SHA384:" << hash4.result().toHex();

    // Sha512
    HASH hash5(HASH::SHA512);
    hash5.addData(data);
    qDebug() << "SHA512:" << hash5.result().toHex();

    // Ripemd160
    HASH hash6(HASH::RIPEMD160);
    hash6.addData(data);
    qDebug() << "RIPEMD160:" << hash6.result().toHex();

    // Md5
    HASH hash7(HASH::MD5);
    hash7.addData(data);
    qDebug() << "MD5:" << hash7.result().toHex();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
     
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 产生1MB+3B的测试数据，为了使该测试数据长度，不为8或16的整数倍
    QByteArray data;
    createTestData(data, 1*1024*1024+3);

    // 测试HASH
    testHash(data);

    return a.exec();
}

执行结果：

本文涉及工程代码地址：https://gitee.com/bailiyang/cdemo/tree/master/Qt/49OpenSSL/OpenSSL

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