基于大數據的SHA—1算法的適應性研究

汪建　方洪鷹

摘要：安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）誕生之初便作為優秀的簽名算法得到安全界的重視，其中SHA-1更是因為其安全性和高效性被全球各個領域普遍采用。但是面對海量的待簽信息，傳統的算法將不再勝任。該文著力于基于大數據的SHA-1算法研究，通過改造散列計算步驟，提出分布式云計算模型，最終減少算法的空間復雜度提高計算效率。

關鍵詞：大數據；云計算；分布式計算；SHA-1

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）30-7032-04

安全散列算法（Secure Hash Algorithm，SHA） 是1993年美國國家安全局（NSA）設計，由美國國家標準與技術研究院（NIST） 發布的密碼散列算法，1995年升級發布了SHA-1[1]版本。SHA-1可以從一個最大[264]位的原始信息中產生一串 160位的摘要。其安全性體現在單向性和抗碰撞性兩個方面[2]：單向性指的是的其散列函數[y=fSHA-1x]理論上不存在逆函數[f'SHA-1]使得[x=f'SHA-1y]；抗碰撞性指的是要找到兩個不同的[x1]和[x2]，使得[fSHA-1x1=fSHA-1x2]，在有限計算上也是不可行的。

SHA-1正是因為其安全性和高效性被全球各個領域普遍采用。但自1995年誕生至今SHA-1已有20個年頭的，面對當今海量的數據信息（G級文件比比皆是，T級文件也不罕見），其計算效率已不再具有優勢。該文基于大數據需求對SHA-1算法進行研究，通過改造散列計算步驟，提出分布式云計算模型，利用分布式云計算，最終減少算法的空間復雜度提高計算效率。

1 傳統的SHA-1算法介紹

1.1 常量定義[3]

[H]集：SHA-1算法需要5個字長為32位的初始散列集合[H=h0，h1，h2，h3，h4]。其中：[h0=0x67452301]，[h1=0xEFCDAB89]，[h2=0x98BADCFE]，[h3=0x10325476]，[h4=0xC3D2E1F0]。

[K]集：散列計算時需要4個字長為32位的常量集合[K=k0，k1，k2，k3]。其中：[k0=0x5A827999]，[k1=0x6ED9EBA1]，[k2=0x8F1BBCDC]，[k3=0xCA62C1D6]。

[ml]（Message Length）：原始代簽名數據長度。采用64位二進制數據表示原始消息的長度。……