基于SHA与XOR的快速加密算法

广东 李俊杰

基于SHA与XOR的快速加密算法

广东 李俊杰

在信息系统中很多重要数据需要加密，各种加密算法如AES、DES、IDEA等都在广泛应用，一种基于SHA与XOR的加密算法可以实现信息快速安全加密。

SHA；XOR；加密算法；Hash函数

在信息系统中，信息的存储和传输容易被非法使用和篡改，因此，加密技术对这些信息存储、传输将带来很好的保护作用。一种基于SHA与XOR的加密算法能大大提高了加密速度和效率。

一、加密技术

加密技术包括两个元素：算法和密钥。算法是将普通的文本（或者可以理解的信息）与一串数字（密钥）的结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解码的数字串。

传统的加密算法如下：对于明文空间M中的每一个明文M，加密算法E在密钥K的控制下将明文M加密成密文C：C=E(M，K)，而解密算法D在密钥K的控制下将密文C解密出同一明文M：M=D(C，K)。

一种基于SHA与XOR的快速加密算法如下：密钥K使用Hash函数进行转换h=H（K），算法E、D都使用XOR，即：加密为C=XOR（M，H（K）），解密为M=XOR（C，H（K））。

二、Hash函数

Hash函数将任意长的报文M映射为定长的Hash码h，其形式为：h=H（M），Hash码也称报文摘要。SHA（Secure Hash Algorithm）是美国国家安全局设计，美国国家标准与技术研究院发布的一系列密码散列函数。其SHA-1的输入可以是任意长的报文，输出160位的报文摘要。该算法对输入按512位进行分组，并以分组为单位进行处理。SHA-1算法步骤如下：

（一）填充报文。填充报文的目的是使报文长度与448模512同余（即长度≡448 mod 512），如：图1。

图1 报文填充

（二）初始化缓冲区。Hash函数的中间结果和最终结果保存于160位的缓冲区（A，B，C，D，E）中，IV=缓冲区ABCDE的初值。

（三）执行算法主循环。每一次处理一个512位的分组。

（四）输出。第L分组的输出OVL即是160位的报文摘要，HSHA为压缩函数，如：图2。

图2 利用SHA-1算法产生报文摘要

三、加密过程

基于SHA与XOR的加密算法加密过程的关键步骤是对密钥K进行Hash运算，利用SHA-1算法产生160位的摘要，再与明文M进行XOR。步骤如下：

（一）任取任意长的密钥K，使用Hash函数进行运算：h=H（K）。

（二）对输入明文M按160位进行分组，并以分组为单位进行处理。

（三）每个分组都与H（K）进行按位XOR运算，最后运算结果连接起来形成密文C，如：图3。

图3 加密过程

四、解密过程

（一）取得密钥K，使用Hash函数进行计算：h=H（K）。

（二）对输入密文C按160位进行分组，并以分组为单位进行处理。

（三）每个分组都与H（K）进行按位XOR运算，最后运算结果连接起来形成明文M，如：图4。

图4 解密过程

五、测试

选择密钥K=“abc”，H（K）=a9993e364706816aba3e25717850c26c9cd0d89d；明文M=“汕尾职业技术学院abc123”，由C=XOR（M，H(K)）加密得密文C=605ef08491b653df0682ef84a9f716d6fdb2bbac9baa；由M=XOR（C，H(K)）解密得同一明文M，测试正确。

（作者单位：汕尾职业技术学院）

（编辑 李艳华）