PHP sha1：快速加密消息摘要演算法

在計算機科學中，消息摘要是一種將任意大小的數據映射到固定大小的數據的過程。輸出的結果通常被稱為消息摘要、散列值或哈希值。

一個常用的消息摘要演算法是SHA-1演算法。它是一種快速加密消息摘要演算法，用於給任意長度的數據產生一個160位的哈希值。相較於其他的哈希演算法，比如MD5，SHA-1演算法的確保安全性更高。

一、SHA-1演算法的實現方式

SHA-1演算法的原理是，在消息的末尾填充一些位元組使其長度等於512的整數倍，將消息分為若干個512位的塊，依次對每個塊進行處理，處理後的結果稱為消息摘要。

SHA-1演算法需要用到一些常量，需要事先進行定義：

define('SHA_ROTATE_5',5);
define('SHA_ROTATE_30',30);
define('SHA_ROTATE_80',80);
define('SHABlocksize',512);

function sha1($data){
    $data      = (string) $data ;
    $bit       = strlen($data) * 8;
    $data      = $data . chr(0x80) . str_repeat(chr(0),((588 - $bit) % 512 - 8) / 8) . pack('N2',0,$bit);
    $mid_res   = array();
    $a         = 0x67452301;
    $b         = 0xefcdab89;
    $c         = 0x98badcfe;
    $d         = 0x10325476;
    $e         = 0xc3d2e1f0;
    $chunk_num = ceil(strlen($data) / SHABlocksize);

    for ($i = 0; $i < $chunk_num; $i++) {
        $str = substr($data,$i * SHABlocksize,SHABlocksize);
        $words = array_values(unpack('N16', $str.''));

        for($j = 16; $j < 80; ++$j)
            $words[$j] = leftrotate((($words[$j - 3] ^ $words[$j - 8] ^ $words[$j - 14] ^ $words[$j - 16])),SHA_ROTATE_1);

        list($h_a, $h_b, $h_c, $h_d, $h_e) = array($a, $b, $c, $d, $e);

        for ($j = 0; $j < 80; $j++) {
            if ($j <= 19)
              $f = ($b & $c) | ((~$b) & $d);
            else if ($j <= 39)
              $f = $b ^ $c ^ $d;
            else if ($j <= 59)
              $f = ($b & $c) | ($b & $d) | ($c & $d);
            else
              $f = $b ^ $c ^ $d;

            $temp = leftrotate($a,SHA_ROTATE_5) + $f + $e + $words[$j] + getConstant($j);

            list($e, $d, $c, $b, $a) = array($d, $c, leftrotate($b,SHA_ROTATE_30), $a, $temp);
        }

        $a = $a + $h_a; $b = $b + $h_b; $c = $c + $h_c;
        $d = $d + $h_d; $e = $e + $h_e;
    }

    return str_pad(dechex($a) . dechex($b) . dechex($c) .dechex($d) . dechex($e),40,'0',STR_PAD_LEFT);
}

function leftrotate($num, $amt){
    return ($num <> (32 - $amt));
}

function getConstant($index){
    switch($index){
        case $index < 20: return 0x5a827999;
        case $index < 40: return 0x6ed9eba1;
        case $index < 60: return 0x8f1bbcdc;
        default: return 0xca62c1d6;
    }
}

以上是一個基礎版的SHA-1演算法實現，將一個字元串進行SHA-1加密後輸出其哈希值。

二、SHA-1演算法的應用場景

一個常見的應用場景是對於密碼的加密存儲。在存儲用戶的密碼時，不應該將明文密碼存儲在資料庫中，而是可以用SHA-1演算法將密碼進行加密後存儲。

另外，SHA-1演算法也可以用於數據完整性的校驗。例如，在傳輸過程中，可以對數據進行SHA-1哈希值的計算，將其和原始數據一同發送給接收方，接收方可以再次計算數據的哈希值以確保數據在傳輸過程中沒有被篡改。

三、SHA-1演算法的優缺點

SHA-1演算法的優點主要包括：

1. 安全性高：SHA-1演算法經過多次的專家評審和全球範圍內的廣泛應用，被認為是一種安全性較高的哈希演算法。

2. 更好的性能：相較於其他哈希演算法例如MD5，SHA-1演算法的計算時間更短，性能更好。

3. 廣泛應用：SHA-1演算法被廣泛應用於信息安全領域，被用於數據完整性校驗、密碼存儲等場景。

然而，SHA-1演算法也存在一些缺點：

1. 哈希衝突：儘管SHA-1演算法的安全性較高，但仍然存在概率性的哈希衝突問題。當兩個不同的數據產生了相同的哈希值時，會出現哈希衝突的問題。

2. 已被攻擊：隨著計算機技術的發展和演算法破解技術的不斷提升，SHA-1演算法已經被攻擊者攻破。雖然攻破的難度相對較高，但依然需要引起警惕。

3. 安全性不可擴展：SHA-1演算法的哈希值是固定的160位，不具備安全性可擴展性，無法進行靈活的安全控制。

總結

SHA-1演算法是一種在信息安全領域中廣泛使用的快速加密消息摘要演算法。它能夠對任意長度的數據產生160位的哈希值，被廣泛應用於數據完整性校驗、密碼存儲等場景。然而，SHA-1演算法仍然存在一些缺點，比如哈希衝突和安全性不可擴展等問題。在實際應用過程中，需要綜合考慮各種因素，選擇合適的哈希演算法進行使用。