PHP sha1：快速加密消息摘要算法

在计算机科学中，消息摘要是一种将任意大小的数据映射到固定大小的数据的过程。输出的结果通常被称为消息摘要、散列值或哈希值。

一个常用的消息摘要算法是SHA-1算法。它是一种快速加密消息摘要算法，用于给任意长度的数据产生一个160位的哈希值。相较于其他的哈希算法，比如MD5，SHA-1算法的确保安全性更高。

一、SHA-1算法的实现方式

SHA-1算法的原理是，在消息的末尾填充一些字节使其长度等于512的整数倍，将消息分为若干个512位的块，依次对每个块进行处理，处理后的结果称为消息摘要。

SHA-1算法需要用到一些常量，需要事先进行定义：

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 << $amt) | ($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;
    }
}

以上是一个基础版的SHA-1算法实现，将一个字符串进行SHA-1加密后输出其哈希值。

二、SHA-1算法的应用场景

一个常见的应用场景是对于密码的加密存储。在存储用户的密码时，不应该将明文密码存储在数据库中，而是可以用SHA-1算法将密码进行加密后存储。

另外，SHA-1算法也可以用于数据完整性的校验。例如，在传输过程中，可以对数据进行SHA-1哈希值的计算，将其和原始数据一同发送给接收方，接收方可以再次计算数据的哈希值以确保数据在传输过程中没有被篡改。

三、SHA-1算法的优缺点

SHA-1算法的优点主要包括：

1. 安全性高：SHA-1算法经过多次的专家评审和全球范围内的广泛应用，被认为是一种安全性较高的哈希算法。

2. 更好的性能：相较于其他哈希算法例如MD5，SHA-1算法的计算时间更短，性能更好。

3. 广泛应用：SHA-1算法被广泛应用于信息安全领域，被用于数据完整性校验、密码存储等场景。

然而，SHA-1算法也存在一些缺点：

1. 哈希冲突：尽管SHA-1算法的安全性较高，但仍然存在概率性的哈希冲突问题。当两个不同的数据产生了相同的哈希值时，会出现哈希冲突的问题。

2. 已被攻击：随着计算机技术的发展和算法破解技术的不断提升，SHA-1算法已经被攻击者攻破。虽然攻破的难度相对较高，但依然需要引起警惕。

3. 安全性不可扩展：SHA-1算法的哈希值是固定的160位，不具备安全性可扩展性，无法进行灵活的安全控制。

总结

SHA-1算法是一种在信息安全领域中广泛使用的快速加密消息摘要算法。它能够对任意长度的数据产生160位的哈希值，被广泛应用于数据完整性校验、密码存储等场景。然而，SHA-1算法仍然存在一些缺点，比如哈希冲突和安全性不可扩展等问题。在实际应用过程中，需要综合考虑各种因素，选择合适的哈希算法进行使用。