sha1的hash原理

说到要解释sha1的原理其实是非常复杂的，反正笔者这种智商的暂时还无法理解。所以，只能从面上跟大家谈一下笔者的理解。

首先，当hash函数拿到需要被hash的字符串后，先将其字节长度整除64，取得余数。如果该余数正好等于56，那么就在该字符串最后添加上8个 字节的长度描述符（具体用bit表示）。如果不等于56，就先对字符串进行长度填充，填充时第一个字节为hex(80)，其他字节均用hex(00)填 充，填充至余数为56后，同样增加8个字节的长度描述符（该长度描述符为需要被hash的字符串的长度，不是填充之后整个字符串的长度）。以上过程，称之 为补位。

补位完成后，字符串以64位一组进行分组（因为上面的余数为56,加上8个字节的长度描述符后，正好是64位，凑成一组）。字符串能被分成几组就会 进行多少次“复杂的数学变化”。每次进行“复杂的数学变化”都会生成一组新的registers值供下一次“复杂的数学变化”来调用。第一次“复杂的数学 变化”会调用程序中的默认值。当后面已经没有分组可以进行数学变化时，该组生成的registers值就是最后的hash值。

在sha1的运算过程中，为确保同一个字符串的sha1值唯一，所以需要保证第一次registers的值也唯一。所以在sha1算法中，registers具有初始值。如上图中的registers值0。

Hash值的随机性完全依赖于进行“复杂的数学变化”时输入的registers值和该次运算中字符串分组的数据。如果进行“复杂数学变化”时输入的registers值和该次运算的字符串分组相同，那么他们各自生成的新的registers值也相同。

03 举个栗子

当需要被hash的字符串为str_a = ”123456”，程序首先判断，len(str_a) % 64 == 56是否成立。这里很明显不成立。那么程序就进行补位操作。首先补位成余数为56的长度。

如上图，蓝色字体就为程序对该字符串进行补位的数据。当满足len(str_a) % 64 == 56后，程序就在该字符串的后面添加8个字节的长度描述符。注意，此处的长度为原始需要被hash的长度。也就是len(str_a) = 6字节*8bit/字节= 48bit=0x30bit。

补位+长度描述符=64个字节，正好是一个分组。所以此处只要进行一次复杂的数学变化就可以了。程序根据该64个字节的数据和registers值0生成新的registers值1。那么该新的registers值1就是str_a的sha1值

04 如何利用？

讲了这么多，好像都没讲到如何利用该扩展攻击。那么下面，重点来了。

笔者们还是利用这篇文章上面的例子进行讲解，转到FreeBuf之前文章。

简单来说，就是服务器上会生成一个salt值，该 salt值你是不可预测的。但是你又知道了sha1(salt+filename)的值，该filename的值你也是知道的。假设此处的 filename的值report.pdf，最后sha1的值为：0a8d538b724c6f2b4288526eb540ee7c。为了方便理解，笔者 们继续假设salt的长度为16位。

将上图的字符串进行sha1操作时，同样先进行整除，然后取余。最后再补上8位的长度描述符。补位+添加长度描述符后的字符串如下图：

该长度也就满足了64位的分组，只需要进行一次“复杂的数学运算”就可以得到最后的sha1值了。

下面请各位看官思考如何进行下面一个字符串的sha1操作。

同样，还是先进行分组。由于该字符串的长度大于64个字节，且小于128个字节，所以要分成两组，需要进行两次“复杂的数学运算”。这个时候笔者们发 现，第一个分组的数据和上图中补码后的数据完全一样，又因为他们都是第一个分组，初始的registers值也一样。那么经过第一轮“复杂的数学运算”， 他们各自生成的registers值也同样是相同的。唯一不同的是，由于上面的长度小于64字节，所以只需要进行一轮运算便得到了最后的sha1值。然后 这里的字符串有两个分组，需要将第一轮更新的registers值（也就是第一轮运算出来的sha1值）作为第二轮“复杂的数学运算”的 registers值，然后才能得出最终的sha1值。

根据上面例子就说明，如果salt的值你不知道， 但是你知道长度，又知道sha1(salt)，那么就也就可以知道sha1(salt+“填充数据”+“任意可控数据”).这里的salt+“填充数据” 就是对salt进行sha1时所补全的数据+最后8位的长度描述符。一般来说，salt+”填充数据”的长度就是64字节，正好是一个分组。如果salt 的长度就大于了56个字节，那么加入填充数据后的长度应该是N个64字节，等于N个分组。

为什么？你可以想象，sha1程序再对（salt+“填充数据”+“任意可控数据”）进行hash时，只需要进行第二轮及第二轮以后的运算。因为第一轮运算后的registers值就是sha1(salt)的值，该值你已经知道了。

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