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sha1的hash原理

說到要解釋sha1的原理其實是非常復雜的，反正筆者這種智商的暫時還無法理解。所以，只能從面上跟大家談一下筆者的理解。

首先，當hash函數拿到需要被hash的字符串后，先將其字節長度整除64，取得余數。如果該余數正好等于56，那么就在該字符串最后添加上8個 字節的長度描述符（具體用bit表示）。如果不等于56，就先對字符串進行長度填充，填充時第一個字節為hex(80)，其他字節均用hex(00)填 充，填充至余數為56后，同樣增加8個字節的長度描述符（該長度描述符為需要被hash的字符串的長度，不是填充之后整個字符串的長度）。以上過程，稱之 為補位。

補位完成后，字符串以64位一組進行分組（因為上面的余數為56,加上8個字節的長度描述符后，正好是64位，湊成一組）。字符串能被分成幾組就會 進行多少次“復雜的數學變化”。每次進行“復雜的數學變化”都會生成一組新的registers值供下一次“復雜的數學變化”來調用。第一次“復雜的數學 變化”會調用程序中的默認值。當后面已經沒有分組可以進行數學變化時，該組生成的registers值就是最后的hash值。

在sha1的運算過程中，為確保同一個字符串的sha1值唯一，所以需要保證第一次registers的值也唯一。所以在sha1算法中，registers具有初始值。如上圖中的registers值0。

Hash值的隨機性完全依賴于進行“復雜的數學變化”時輸入的registers值和該次運算中字符串分組的數據。如果進行“復雜數學變化”時輸入的registers值和該次運算的字符串分組相同，那么他們各自生成的新的registers值也相同。

03 舉個栗子

當需要被hash的字符串為str_a = ”123456”，程序首先判斷，len(str_a) % 64 == 56是否成立。這里很明顯不成立。那么程序就進行補位操作。首先補位成余數為56的長度。

如上圖，藍色字體就為程序對該字符串進行補位的數據。當滿足len(str_a) % 64 == 56后，程序就在該字符串的后面添加8個字節的長度描述符。注意，此處的長度為原始需要被hash的長度。也就是len(str_a) = 6字節*8bit/字節= 48bit=0x30bit。

補位+長度描述符=64個字節，正好是一個分組。所以此處只要進行一次復雜的數學變化就可以了。程序根據該64個字節的數據和registers值0生成新的registers值1。那么該新的registers值1就是str_a的sha1值

04 如何利用？

講了這么多，好像都沒講到如何利用該擴展攻擊。那么下面，重點來了。

筆者們還是利用這篇文章上面的例子進行講解，轉到FreeBuf之前文章。

簡單來說，就是服務器上會生成一個salt值，該 salt值你是不可預測的。但是你又知道了sha1(salt+filename)的值，該filename的值你也是知道的。假設此處的 filename的值report.pdf，最后sha1的值為：0a8d538b724c6f2b4288526eb540ee7c。為了方便理解，筆者 們繼續假設salt的長度為16位。

將上圖的字符串進行sha1操作時，同樣先進行整除，然后取余。最后再補上8位的長度描述符。補位+添加長度描述符后的字符串如下圖：

該長度也就滿足了64位的分組，只需要進行一次“復雜的數學運算”就可以得到最后的sha1值了。

下面請各位看官思考如何進行下面一個字符串的sha1操作。

同樣，還是先進行分組。由于該字符串的長度大于64個字節，且小于128個字節，所以要分成兩組，需要進行兩次“復雜的數學運算”。這個時候筆者們發 現，第一個分組的數據和上圖中補碼后的數據完全一樣，又因為他們都是第一個分組，初始的registers值也一樣。那么經過第一輪“復雜的數學運算”， 他們各自生成的registers值也同樣是相同的。唯一不同的是，由于上面的長度小于64字節，所以只需要進行一輪運算便得到了最后的sha1值。然后 這里的字符串有兩個分組，需要將第一輪更新的registers值（也就是第一輪運算出來的sha1值）作為第二輪“復雜的數學運算”的 registers值，然后才能得出最終的sha1值。

根據上面例子就說明，如果salt的值你不知道， 但是你知道長度，又知道sha1(salt)，那么就也就可以知道sha1(salt+“填充數據”+“任意可控數據”).這里的salt+“填充數據” 就是對salt進行sha1時所補全的數據+最后8位的長度描述符。一般來說，salt+”填充數據”的長度就是64字節，正好是一個分組。如果salt 的長度就大于了56個字節，那么加入填充數據后的長度應該是N個64字節，等于N個分組。

為什么？你可以想象，sha1程序再對（salt+“填充數據”+“任意可控數據”）進行hash時，只需要進行第二輪及第二輪以后的運算。因為第一輪運算后的registers值就是sha1(salt)的值，該值你已經知道了。

什么？？還是不懂？？你把上面的例子中的“123456789abcdefgreport.pdf”想成是salt,然后再考慮下呢？