18、SHA256加密

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## 简介

SHA256 是密码学中常用的哈希算法，属于 SHA-2（Secure Hash Algorithm 2）家族。它能将任意长度的输入数据转换成固定长度（256位/32字节）的输出，这个输出通常以64位十六进制数表示。

### SHA256 的特点

*   **单向性**：从输出很难推导出输入
*   **确定性**：相同输入总是产生相同输出
*   **雪崩效应**：输入的微小变化会导致输出的显著不同
*   **抗碰撞性**：找到两个不同输入产生相同输出非常困难
*   **固定长度输出**：256位（32字节）

### 应用场景

1.  数字签名
2.  数据完整性验证
3.  密码存储
4.  区块链技术
5.  随机数生成

### 代码解析

例程代码执行流程图如下

![image-20250401182122573](/media/202512/2440d684df2549da8647d6f5ee0d252e5806.png)

完整版的代码位于 \[ 源码汇总 / 02.Basic / 11.sha256.py \]

\# 导入 hashlib 模块，用于提供 SHA-256 哈希功能

\# (Import the hashlib module for SHA-256 hashing functionality)

import hashlib

\# 创建一个包含65个零字节的字节数组

\# (Create a byte array containing 65 zero bytes)

a = bytes(\[0\] \* 65)

\# 创建一个 SHA-256 哈希对象

\# (Create a SHA-256 hash object)

b = hashlib.sha256()

\# 更新哈希对象，使用字节数组 a 进行两次更新

\# (Update the hash object with the byte array a twice)

b.update(a)

\# 获取最终的哈希值

\# (Get the final hash value)

c = b.digest()

\# 打印哈希值

\# (Print the hash value)

print(c)

\# 检查哈希值是否与预期值相同

\# (Check if the hash value matches the expected value)

if c !\= b"\\xe5Z\\\\'sj\\x87a\\xc8\\xe9j\\xce\\xc0r\\x10#%\\xe0\\x8c\\xb2\\xd0\\xdb\\xb4\\xd4p,\\xfe8\\xf8\\xab\\x07\\t":

\# 如果不相同，则抛出异常并打印当前哈希值

\# (If not, raise an exception and print the current hash value)

raise(Exception("error! {}".format(c)))

\# 创建一个包含1024个零字节的字节数组

\# (Create a byte array containing 1024 zero bytes)

a = bytes(\[0\] \* 1024)

\# 使用字节数组 a 创建一个新的 SHA-256 哈希对象

\# (Create a new SHA-256 hash object using the byte array a)

b = hashlib.sha256(a)

\# 获取新的哈希值

\# (Get the new hash value)

c = b.digest()

\# 打印新的哈希值

\# (Print the new hash value)

print(c)

\# 检查新的哈希值是否与预期值相同

\# (Check if the new hash value matches the expected value)

if c !\= b'\_p\\xbf\\x18\\xa0\\x86\\x00p\\x16\\xe9H\\xb0J\\xed;\\x82\\x10:6\\xbe\\xa4\\x17U\\xb6\\xcd\\xdf\\xaf\\x10\\xac\\xe3\\xc6\\xef':

\# 如果不相同，则抛出异常并打印当前哈希值

\# (If not, raise an exception and print the current hash value)

raise(Exception("error! {}".format(c)))

### 代码要点说明

1.  **创建哈希对象的两种方式**：
    
    *   先创建空对象，然后用 `update()` 方法添加数据
    *   创建对象时直接传入数据
2.  **增量哈希**：
    
    *   代码中第一部分展示了 `update()` 方法的使用，可以多次调用来添加数据
    *   这相当于计算连接在一起的数据的哈希值 (即 130 个零字节)
3.  **哈希结果获取**：
    
    *   `digest()` 方法返回二进制格式的哈希值
    *   也可以使用 `hexdigest()` 获取十六进制字符串表示
4.  **哈希验证**：
    
    *   代码通过比较生成的哈希值与预期值来确保算法实现正确
    *   展示了SHA256算法的确定性特性（相同输入总是产生相同输出）
5.  **输入大小与哈希值**：
    
    *   无论输入数据大小如何（65个字节、130个字节或1024个字节），输出始终是32字节

SHA256虽然强大，但在某些安全场景下（如密码存储）应该与其他技术如加盐、密钥拉伸等结合使用。