独自の sha-256 ハッシュ アルゴリズムを PHP に実装してください。

ハッシュは「ハッシュ」とも呼ばれます。任意の長さの入力情報のセットを受け取り、ハッシュ アルゴリズムを通じてそれを固定長のデータ フィンガープリントに変換します。フィンガープリントはハッシュ値です。全体として、ハッシュはメッセージ ダイジェストと考えることができます。

PHP には文字列のハッシュ値を計算できる hash() という関数があり、興味本位でハッシュ計算の具体的な手順をググって、PHP を使って計算 sha-256 のセットを書きました。ハッシュ値のコード。もちろん、sha-256 以外にもハッシュ アルゴリズムはありますが、現在は sha-256 がより一般的に使用されています。以下は、現在米国国立標準技術研究所によってリリースされているハッシュ アルゴリズムです。

#sha1< 2^645123216040sha-224< 2^645123222456sha-256< 2^6451232256 64##sha-384sha-512##sha-512/224< 2^12810246422456< 2 ^128##

執筆プロセス中、主に次のドキュメントとサイトを参照しました:

Lane Wagner - How SHA-256 Works Step-By-Step：https://blog.boot.dev/cryptography/how-sha-2-works-step-by-step-sha-256/
Secure Hash Standard (SHS) - FIPS 180-4（官方文档）：https://csrc.nist.gov/publications/detail/fips/180/4/final
ASCII Table：https://www.asciitable.com/

この記事には多くの内容が含まれており、主に次の部分に分かれています。読者は、準備 2 を省略して読むことができます: Assistantメソッドを直接ステップ部に入力します ステップ部で指定したメソッドを使用する必要がある場合は、前に戻って準備2:アシスタントメソッドの機能を確認してください。

• #準備 1: コード本体

• 準備 2: アシスタント メソッド (読み飛ばすことができます)

• ステップ 1: 文字列をバイナリに変換します

• ステップ 2: 数値 1 を追加します

• ステップ 3: の倍数に埋める512

• ステップ 4: 元の長さ情報を追加

#ステップ 5: ブロックを分割し、2048 ビットに埋める
ステップ 6: ブロック データの変更

• #ステップ 7: 圧縮

• ##準備 1: コード本体

ハッシュの計算に必要なメソッドとプロパティを保存するクラス アルゴリズムを作成します。このクラスにはパブリック メソッド sha256() が 1 つだけあり、このメソッドは文字列パラメータを渡し、文字列の sha-256 ハッシュ値を出力します。ハッシュ計算を完了するには、合計 7 つのステップを実行する必要があり、まずこれら 7 つのステップの呼び出しを sha256() の関数本体に記述します。

<?php 
declare(strict_types=1);
class Algorithm
{
    public function sha256(string $str): string
    {
        // 步骤一：将字符串转化为二进制
        $this->step1_convert_str_to_bits($str);
        // 步骤二：在最后面追加一个1
        $this->step2_append_1();
        // 步骤三：在数据末尾添加0，确保二进制的个数是512的倍数，最后预留64位用于存储原始长度信息
        $this->step3_extend_to_multiple_of_512();
        // 步骤四：把原始字符串位长度，填充到预留在最后的64位（8个字节的长整型）中
        $this->step4_append_origin_length();
        // 步骤五：每一个512位切分区块，在区块末尾填充0，使得每个区块位数为2048位，需要增加48行（32位一行）
        $this->step5_split_blocks_and_append_48_lines();
        // 步骤六：针对每一个2048位区块处理：以32位为一行，总共有64行，修改【16-63】行的数据
        $this->step6_modify_blocks_appended_48_lines();
        // 步骤七：压缩数据，生成最终的哈希值
        return $this->step7_compress_to_final_hash();
    }
}

sha256() 関数に加えて、計算プロセス中に生成されたデータを保存するためにいくつかのメンバー属性が必要です。

$originLen 属性は、バイナリに変換された後の文字列の元の長さを記録するために使用されます。この長さの値は、後でデータに追加されます。

/** @var int 原始数据的二进制长度  */
private int $originLen = 0;

$bits 属性は、文字列変換後に取得されたバイナリ データを格納するために使用されます。

/** @var array 存储二进制数组 */
private array $bits;

$blocks はバイナリデータをブロックに分割して格納します。

/** @var array 二进制区块 */
private array $blocks;

H ハッシュ メーターに必要な定数、hash-256 の 8 つのハッシュ定数は素数 2、3、5、7、11、13、17、19 です。それぞれの平方根ポジション収入の最初の 32 桁の 2 進小数部分です。

/** @var array 质数平方根常量 */
private const H = [
    0x6a09e667, // 质数2的平方根取二进制小数部分前32位
    0xbb67ae85, // 质数3的平方根取二进制小数部分前32位
    0x3c6ef372, // 质数5的平方根取二进制小数部分前32位
    0xa54ff53a, // 质数7的平方根取二进制小数部分前32位
    0x510e527f, // 质数11的平方根取二进制小数部分前32位
    0x9b05688c, // 质数13的平方根取二进制小数部分前32位
    0x1f83d9ab, // 质数17的平方根取二进制小数部分前32位
    0x5be0cd19, // 质数19的平方根取二进制小数部分前32位
];

上記の定数については、興味のある学生が自分で計算することもできます。ここでは簡単な計算例のみを示します。素数 2 を例として、まず電卓でその平方根を求めます: 1.4142135623730950488016887242097 次に小数部のみを取得します: 0.4142135623730950488016887242097、この 10 進数を 2 進数に変換します。変換プロセスは次のとおりです:

小数转二进制
                            0.
0.4142135623730950488016887242097 x 2 => 0
0.8284271247461900976033774484194 x 2 => 1
0.6568542494923801952067548968388 x 2 => 1
0.3137084989847603904135097936776 x 2 => 0
0.6274169979695207808270195873552 x 2 => 1
0.2548339959390415616540391747104 x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 1
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 1
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 1
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 1
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 1
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 1
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
0.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ x 2 => 0
. . .

上で計算した小数部の 2 進数部分、最初の 32 桁を取得します: 011 01010 00001001 11100110 01100111、内線 これは 16 進数で表されます: 0x6a09e667 他のいくつかの素数の計算も同様です。もちろん、定数なので値は固定ですので、その計算原理さえわかれば十分です。

上記の平方根定数と同様に、ハッシュ 256 の他の 64 個の定数は、素数 2、3、5、... のそれぞれの立方根の 2 進小数部の最初の 32 桁です。 、311。

/** @var array 质数立方根常量 */
private const K = [
    0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,
    0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,
    0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
    0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,
    0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,
    0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
    0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,
    0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2,
];

準備 2: アシスタント機能

この部分を直接スキップして、以下のステップ 1 から開始してハッシュ値を計算することもできます。特定のアシスタント機能を使用する必要がある場合は、ここで再度検索してください。

ハッシュを計算するプロセスでは、バイナリ データを配列に保存します。配列内の各要素はバイナリ ビットに対応するため、これらのバイナリ配列に対して AND および非排他を実行する場合は、Or 演算を実行します。加算などの演算機能は独自に実装する必要があります。

10 進整数を 2 進配列に変換します。

/**
 * 十进制整数转化为二进制数组
 * @param int $num 十进制整数
 * @param int $fillTo 填充到多少位，不够的用0来补齐
 */
public function int2bits(int $num, int $fillTo = 0): array
{
    $bits = str_split(decbin($num));
    array_walk($bits, function (&$val) {
        $val = intval($val);
    });
    for ($len = count($bits); $len < $fillTo; $len++) {
        array_unshift($bits, 0);
    }
    return $bits;
}

バイナリ配列を指定された桁数だけ右に移動します。

/**
 * 二进制数组向右移动
 * @param array $bits 二进制数组
 */
public function rightShift(array $bits, int $move): array
{
    $len = count($bits);
    $move = $move % $len;
    if ($move <= 0) return $bits;
    return array_merge(array_fill(0, $move, 0), array_slice($bits, 0, $len-$move));
}

バイナリ配列は右に回転されます。これは右シフトと似ていますが、移動された数値は先頭に挿入し直す必要があります。

/**
 * 二进制数组向右旋转
 * @param array $bits 二进制数组
 */
public function rightRotate(array $bits, int $move): array
{
    $len = count($bits);
    $move = $move % $len;
    if ($move <= 0) return $bits;
    return array_merge(array_slice($bits, $len-$move, $move), array_slice($bits, 0, $len-$move));
}

バイナリ配列の否定を求めます。

/**
 * 二进制数组求非
 * @param array $bits 二进制数组
 */
public function not(array $bits): array
{
    for ($i = count($bits)-1; $i >= 0; $i--) {
        $bits[$i] = ($bits[$i] == 0) ? 1 : 0;
    }
    return $bits;
}

AND 複数のバイナリ配列。

/**
 * 二进制数组求与
 * @param array $args 二进制数组
 */
public function and(array ...$args): array
{
    $argc = count($args);
    if ($argc == 0) return [];
    for ($i = 1; $i < $argc; $i++) {
        $j = count($args[0]) - 1;
        $k = count($args[$i]) - 1;
        while ($j >= 0 || $k >= 0) {
            $j < 0 and array_unshift($args[0], 0) and $j = 0; // 如果是$args[0]不够长就头插补齐
            ($args[$i][$k] ?? 0) == 0 and $args[0][$j] = 0;
            $j--;
            $k--;
        }
    }
    return $args[0];
}

XOR 複数のバイナリ配列。

/**
 * 二进制数组求异或
 * @param array $args 二进制数组
 */
public function xor(array ...$args): array
{
    $argc = count($args);
    if ($argc == 0) return [];
    for ($i = 1; $i < $argc; $i++) {
        $j = count($args[0]) - 1;
        $k = count($args[$i]) - 1;
        while ($j >= 0 || $k >= 0) {
            $j < 0 and array_unshift($args[0], 0) and $j = 0; // 如果是$args[0]不够长就头插补齐
            $args[0][$j] = intval($args[0][$j] != ($args[$i][$k] ?? 0));
            $j--;
            $k--;
        }
    }
    return $args[0];
}

複数のバイナリ配列を追加します。

/**
 * 二进制数组相加
 * @param array $args 二进制数组
 */
public function add(array ...$args): array
{
    $argc = count($args);
    if ($argc == 0) return [];
    for ($i = 1; $i < $argc; $i++) {
        $carry = 0;
        $j = count($args[0]) - 1;
        $k = count($args[$i]) - 1;
        while ($j >= 0 || $k >= 0) {
            $j < 0 and array_unshift($args[0], 0) and $j = 0; // 如果是$args[0]不够长就头插补齐
            $carry += $args[0][$j] + ($args[$i][$k] ?? 0);
            switch ($carry) {
                case 1: $carry = 0; $args[0][$j] = 1; break;
                case 2: $carry = 1; $args[0][$j] = 0; break;
                case 3: $carry = 1; $args[0][$j] = 1; break;
            }
            $j--;
            $k--;
        }
        $carry == 1 and array_unshift($args[0], $carry); // 计算完后还有进位则加长存放
    }
    return array_slice($args[0], -32); // 计算结果只保留32位
}

デバッグ目的でバイナリ配列を出力します。8 ビットごとにスペースが 1 つ埋められ、32 ビットごとに 2 つのスペースが埋められ、64 ビットごとに新しい行に変更され、512 ビットごとにデータを印刷しやすくするために空行を入れてください。

/**
 * 打印二进制数组
 * @param array $bits 二进制数组
 */
public function printBits(array $bits): void
{
    $len = 0;
    foreach ($bits as $bit) {
        if ($len > 0) {
            if ($len % 512 == 0) echo PHP_EOL;
            if ($len % 64 == 0) {
                echo PHP_EOL;   
            } else {
                if ($len % 32 == 0) echo ' ';
                if ($len % 8 == 0) echo ' ';
            }
        }
        echo $bit;
        $len++;
    }
    echo PHP_EOL;
}

バイナリ配列は 16 進数に変換され、これはバイナリをハッシュ値文字列に変換する最後のステップで使用されます。

/**
 * 二进制数组转化为十六进制
 * @param array $bits 二进制数组
 */
public function bits2hex(array $bits): string
{
    $str = '';
    for ($i = count($bits)-1; $i >= 0; $i -= 4) {
        $dec = $bits[$i] + ($bits[$i-1] ?? 0)*2 + ($bits[$i-2] ?? 0)*4 + ($bits[$i-3] ?? 0)*8;
        switch ($dec) {
            case 0:  $str = '0' . $str; break;
            case 1:  $str = '1' . $str; break;
            case 2:  $str = '2' . $str; break;
            case 3:  $str = '3' . $str; break;
            case 4:  $str = '4' . $str; break;
            case 5:  $str = '5' . $str; break;
            case 6:  $str = '6' . $str; break;
            case 7:  $str = '7' . $str; break;
            case 8:  $str = '8' . $str; break;
            case 9:  $str = '9' . $str; break;
            case 10: $str = 'a' . $str; break;
            case 11: $str = 'b' . $str; break;
            case 12: $str = 'c' . $str; break;
            case 13: $str = 'd' . $str; break;
            case 14: $str = 'e' . $str; break;
            case 15: $str = 'f' . $str; break;
        }
    }
    return $str;
}

ステップ 1: 文字列をバイナリに変換する

ここでは、「hello world」文字列を使用して、ハッシュ計算プロセス全体を示します。まず、PHP の組み込みハッシュ関数を使用して結果を計算します。「hello world」のハッシュ値は「b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9」です。最終的に計算したハッシュ値がこの値と等しい場合、計算ロジックは正しいです。 まず、「hello world」を文字に分割します。各文字には対応する ASCII コード値があります。これらの ASCII コード値はすべて 0 ～ 256 の整数です。 PHP の ord() 関数を使用してこれらの文字を整数に変換し、その整数を対応するバイナリに変換して属性 $bits に格納できます。そしてこの時の$bitsの長さの値を$originLen属性に保存します。

「hello world」をバイナリ データに変換すると、次のようになります:

“hello world”
01101000 01100101 01101100 01101100  01101111 00100000 01110111 01101111
01110010 01101100 01100100

/**
 * 步骤一：将字符串转化为二进制
 * @param string $str 原始字符串
 */
public function step1_convert_str_to_bits(string $str): void
{
    $this->bits = [];
    $chars = str_split($str);
    foreach ($chars as $char) {
        $this->bits = array_merge($this->bits, $this->int2bits(ord($char), 8));
    }
    $this->originLen = count($this->bits);
}

ステップ 2: 数値 1

を追加し、バイナリの最後に追加します。配列A1。

$bits
01101000 01100101 01101100 01101100  01101111 00100000 01110111 01101111
01110010 01101100 01100100 1

/**
 * 步骤二：在最后面追加一个1
 */
public function step2_append_1(): void
{
    $this->bits[] = 1;
}

ステップ 3: 512 の倍数まで埋める

在二进制数组的末尾添加 0 以使得整个二进制数组的个数刚好是 512 的倍数。需要注意的是，二进制数组的最末尾要预留 64 位用于存放原始二进制的长度。也就是一开始将字符串转换成二进制时的长度，我们在 步骤一 中将这个长度值保存到了 $originLen 属性里。

$bits
01101000 01100101 01101100 01101100  01101111 00100000 01110111 01101111
01110010 01101100 01100100 10000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
[    预留 64 位用于存储原始字符串的长度    ]

/**
 * 步骤三：在数据末尾添加0，确保二进制的个数是512的倍数，最后预留64位用于存储原始长度信息
 */
public function step3_extend_to_multiple_of_512(): void
{
    $rem = (count($this->bits) + 64) % 512;
    if ($rem > 0) {
        while ($rem < 512) {
            $this->bits[] = 0;
            $rem++;
        }
    }
}

步骤四：追加原始长度信息

把之前记录的原始数据长度 $originLen 转换为 64 位的二进制追加到 $bits 末尾。

$bits
01101000 01100101 01101100 01101100  01101111 00100000 01110111 01101111
01110010 01101100 01100100 10000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000  00000000 00000000 00000000 01011000

/**
 * 步骤四：把原始字符串位长度，填充到预留在最后的64位（8个字节的长整型）中
 */
public function step4_append_origin_length(): void
{
    $this->bits = array_merge($this->bits, $this->int2bits($this->originLen, 64));
}

步骤五：切分区块并填充至 2048 位

经过 步骤四 之后，$bits 二进制数组的个数已经是 512 的倍数，现在以每 512 位分为一个区块，然后在每个区块末尾填充 0，让每个区块的大小变成 2048 位。每个区块的 2048 位数据以 32 位作为一行，那么就有 64 行。由于 "hello world" 数据比较短，我们就只有一个区块。

#ハッシュ アルゴリズム	入力サイズ (ビット)	ブロック サイズ (ビット)	行サイズ (ビット)	バイナリ長 (ビット) の生成	16 進長 (文字) の生成
< 2^128	1024	64	384	96
< 2^128	1024	64	512	128
					##sha-512/256
1024	64	256	64

-	$blocks[0]	$blocks[0]	-
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62	01101000 01100101 01101100 01101100 01110010 01101100 01100100 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000	01101111 00100000 01110111 01101111 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 01011000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000	1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63

/**
 * 步骤五：每一个512位切分区块，在区块末尾填充0，使得每个区块位数为2048位，经计算
 * 每个区块还需要添加48x32个0
 */
public function step5_split_blocks_and_append_48_lines(): void
{
    $this->blocks = [];
    $append = $this->int2bits(0, 48 * 32);
    $len = count($this->bits);
    for ($i = 0; $i < $len; $i += 512) {
        $this->blocks[] = array_merge(array_slice($this->bits, $i, 512), $append);
    }
}

步骤六：区块数据修改

上一步中我们给每一个区块末尾添加了很多 0，在这一步中，通过一些位操作将这些数据进一步调整。按 32 位为一行，我们需要修改新增加的 16-63 行的数据。修改的逻辑如下：

算法逻辑

For i from w[16…63]:
    s0 = (w[i-15] rightrotate 7) xor (w[i-15] rightrotate 18) xor (w[i-15] rightshift 3)
    s1 = (w[i-2] rightrotate 17) xor (w[i- 2] rightrotate 19) xor (w[i- 2] rightshift 10)
    w[i] = w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1

其中 w 是每个区块的行数组，w[i] 就是第 i 行。

rightshift 是右移，rightrotate 是旋转右移， xor 是异或。

这里以第 16 行的处理为例：

算法详解

i = 16
(w[1] rightrotate 7) = 01101111001000000111011101101111 -> 11011110110111100100000011101110
(w[1] rightrotate 18) = 01101111001000000111011101101111 -> 00011101110110111101101111001000
(w[1] rightshift 3) = 01101111001000000111011101101111 -> 00001101111001000000111011101101
s0 = (w[1] rightrotate 7) xor (w[1] rightrotate 18) xor (w[1] rightshift 3)
 = 11001110111000011001010111001011
(w[14] rightrotate 17) = 00000000000000000000000000000000 -> 00000000000000000000000000000000
(w[14] rightrotate 19) = 00000000000000000000000000000000 -> 00000000000000000000000000000000
(w[14] rightshift 10) = 00000000000000000000000000000000 -> 00000000000000000000000000000000
s1 = (w[14] rightrotate 17) xor (w[14] rightrotate 19) xor (w[14] rightshift 10)
= 00000000000000000000000000000000
w[i] = w[0] + s0 + w[9] + s1
= 00110111010001110000001000110111（相加得到的值如果超过 32 位，则抹去高位）
/**
 * 步骤六：针对每一个2048位区块处理：以32位为一行，总共有64行，修改【16-63】行的数据，
 * 这【16-63】行就是上一步新增的48x32个0
 */
public function step6_modify_blocks_appended_48_lines(): void
{
    foreach ($this->blocks as &$block) {
        for ($i = 16; $i < 64; $i++) {
            $w0 = array_slice($block, ($i-16)*32, 32);
            $w1 = array_slice($block, ($i-15)*32, 32);
            $w9 = array_slice($block, ($i-7)*32, 32);
            $w14 = array_slice($block, ($i-2)*32, 32);
            $s0 = $this->xor(                
                $this->rightRotate($w1, 7),
                $this->rightRotate($w1, 18),
                $this->rightShift($w1, 3)
            );
            $s1 = $this->xor(
                $this->rightRotate($w14, 17),
                $this->rightRotate($w14, 19),
                $this->rightShift($w14, 10)
            );
            $wi = $this->add($w0, $s0, $w9, $s1);
            // 如果$wi的长度超过了32位，则只取32位，舍弃高位
            $k = count($wi) - 1;
            for ($j = $i * 32 + 31; $j >= $i * 32; $j--) {
                $block[$j] = $wi[$k] ?? 0;
                $k--;
            }
        }
    }
}

步骤七：压缩

新建变量 $a、$b、$c、$d、$e、$f、$g、$h 值依次分别等于哈希常量 H[0-7]，接着循环每一个区块的每一行，通过 与 非 异或 等操作将信息压缩到 $a、$b、$c、$d、$e、$f、$g、$h 中，最后将 $a、$b、$c、$d、$e、$f、$g、$h 的值与原始常量 H[0-7] 相加，拼接相加后的二进制结果 h0~h7 并转化为十六进制字符串得到最终的哈希值。

具体的压缩算法如下：

算法逻辑

For i from 0 to 63
    s1 = (e rightrotate 6) xor (e rightrotate 11) xor (e rightrotate 25)
    ch = (e and f) xor ((not e) and g)
    temp1 = h + s1 + ch + k[i] + w[i]
    s0 = (a rightrotate 2) xor (a rightrotate 13) xor (a rightrotate 22)
    maj = (a and b) xor (a and c) xor (b and c)
    temp2 := s0 + maj
    h = g
    g = f
    f = e
    e = d + temp1
    d = c
    c = b
    b = a
    a = temp1 + temp2

这里以第 0 行的处理为例，列出了变量计算结果方便大家对照调试：

计算结果

i = 0
s1 = 00110101100001110010011100101011
ch = 00011111100001011100100110001100
temp1 = 01011011110111010101100111010100
s0 = 11001110001000001011010001111110
maj = 00111010011011111110011001100111
temp2 = 00001000100100001001101011100101
h = 00011111100000111101100110101011
g = 10011011000001010110100010001100
f = 01010001000011100101001001111111
e = 00000001001011010100111100001110
d = 00111100011011101111001101110010
c = 10111011011001111010111010000101
b = 01101010000010011110011001100111
a = 01100100011011011111010010111001

/**
 * 步骤七：压缩数据
 */
public function step7_compress_to_final_hash(): string
{
    $a = $h0 = $this->int2bits(static::H[0], 32);
    $b = $h1 = $this->int2bits(static::H[1], 32);
    $c = $h2 = $this->int2bits(static::H[2], 32);
    $d = $h3 = $this->int2bits(static::H[3], 32);
    $e = $h4 = $this->int2bits(static::H[4], 32);
    $f = $h5 = $this->int2bits(static::H[5], 32);
    $g = $h6 = $this->int2bits(static::H[6], 32);
    $h = $h7 = $this->int2bits(static::H[7], 32);
    foreach ($this->blocks as $block) {
        for ($i = 0; $i < 64; $i++) {
            $s1 = $this->xor(
                $this->rightRotate($e, 6),
                $this->rightRotate($e, 11),
                $this->rightRotate($e, 25)
            );
            $ch = $this->xor(
                $this->and($e, $f),
                $this->and($this->not($e), $g)
            );
            $ki = $this->int2bits(static::K[$i], 32);
            $wi = array_slice($block, $i*32, 32);
            $temp1 = $this->add($h, $s1, $ch, $ki, $wi);
            $s0 = $this->xor(
                $this->rightRotate($a, 2),
                $this->rightRotate($a, 13),
                $this->rightRotate($a, 22),
            );
            $maj = $this->xor(
                $this->and($a, $b),
                $this->and($a, $c),
                $this->and($b, $c)
            );
            $temp2 = $this->add($s0, $maj);
            $h = $g;
            $g = $f;
            $f = $e;
            $e = $this->add($d, $temp1);
            $d = $c;
            $c = $b;
            $b = $a;
            $a = $this->add($temp1, $temp2);
        }
    }
    $h0 = $this->add($h0, $a);
    $h1 = $this->add($h1, $b);
    $h2 = $this->add($h2, $c);
    $h3 = $this->add($h3, $d);
    $h4 = $this->add($h4, $e);
    $h5 = $this->add($h5, $f);
    $h6 = $this->add($h6, $g);
    $h7 = $this->add($h7, $h);
    return $this->bits2hex(array_merge($h0, $h1, $h2, $h3, $h4, $h5, $h6, $h7));
}

至此整个哈希 sha-256 计算流程就完成了， 计算得到的哈希值也与 PHP 自带的 hash() 函数计算结果一致。

以上が独自の sha-256 ハッシュ アルゴリズムを PHP に実装してください。の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。