SHA-2，名称来自于安全散列演算法2（英语：Secure Hash Algorithm 2）的缩写，一种密码杂凑函数演算法标准，由美国国家安全局研发[3]，由美国国家标准与技术研究院（NIST）在2001年发布。属于SHA演算法之一，是SHA-1的后继者。其下又可再分为六个不同的演算法标准，包括了：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
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| 概述 | |
|---|---|
| 设计者 | 美国国家安全局 |
| 首次发布 | 2001年 |
| 系列 | (SHA-0), SHA-1, SHA-2, SHA-3 |
| 认证 | FIPS PUB 180-4, CRYPTREC, NESSIE |
| 细节 | |
| 摘要长度 | 224, 256, 384, or 512 bits |
| 结构 | 配合Davies–Meyer压缩函数的默克尔-达姆加德结构 |
| 重复回数 | 64 or 80 |
| 最佳公开破解 | |
| A 2011 attack breaks preimage resistance for 57 out of 80 rounds of SHA-512, and 52 out of 64 rounds for SHA-256.[1] Pseudo-collision attack against up to 46 rounds of SHA-256.[2] | |
开发
NIST发布了三个额外的SHA变体，这三个函数都将讯息对应到更长的讯息摘要。以它们的摘要长度（以位元计算）加在原名后面来命名：SHA-256，SHA-384和SHA-512。它们发布于2001年的FIPS PUB 180-2草稿中，随即通过审查和评论。包含SHA-1的FIPS PUB 180-2，于2002年以官方标准发布。2004年2月，发布了一次FIPS PUB 180-2的变更通知，加入了一个额外的变种SHA-224，这是为了符合双金钥3DES所需的金钥长度而定义[4]。
SHA-256和SHA-512是很新的杂凑函数，前者以定义一个word为32位元，后者则定义一个word为64位元。它们分别使用了不同的偏移量，或用不同的常数，然而，实际上二者结构是相同的，只在回圈执行的次数上有所差异。SHA-224以及SHA-384则是前述二种杂凑函数的截短版，利用不同的初始值做计算。
这些新的杂凑函数并没有接受像SHA-1一样的公众密码社群做详细的检验，所以它们的密码安全性还不被大家广泛的信任。[来源请求]Gilbert和Handschuh在2003年曾对这些新变种作过一些研究，声称他们没有找到弱点。[5]
演算法
以下是SHA-256演算法的虚拟码。注意，64个word w[16..63]中的位元比起SHA-1演算法，混合的程度大幅提升。
注意：全部变量皆是32位元无符号整数，且溢位时以模232处理
初始化 （以下是前8个质数2..19平方根小数部分的前32位元）： h0 := 0x6a09e667 h1 := 0xbb67ae85 h2 := 0x3c6ef372 h3 := 0xa54ff53a h4 := 0x510e527f h5 := 0x9b05688c h6 := 0x1f83d9ab h7 := 0x5be0cd19
初始化每轮用的常数 （前64个质数2..311的立方根小数部分的前32位元）： k[0..63] := 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
预处理： 讯息后接上一个位元'1' 再接上k个'0'，其中k为最小的非负整数，使所得的讯息长度（位元数）同余于448(mod 512) 将预处理前讯息的长度（位元数）写成64位元大端序整数，接在最尾
将讯息分成若干连续段处理，每段512位元： 将讯息分成512位元的分段 for 每段 将该段再分成十六个32位元的字组，看成大端序的整数w[0..15]
从该十六个字组，计算多四十八个同样长度的字组，得到总共六十四个32位元字组：
for i from 16 to 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
初始化此段的杂凑值：
a := h0
b := h1
c := h2
d := h3
e := h4
f := h5
g := h6
h := h7
主回圈：
for i from 0 to 63
s0 := (a rightrotate 2) xor (a rightrotate 13) xor(a rightrotate 22)
maj := (a and b) xor (a and c) xor(b and c)
t2 := s0 + maj
s1 := (e rightrotate 6) xor (e rightrotate 11) xor(e rightrotate 25)
ch := (e and f) xor ((not e) and g)
t1 := h + s1 + ch + k[i] + w[i]
h := g
g := f
f := e
e := d + t1
d := c
c := b
b := a
a := t1 + t2
将此段的杂凑值加进总和：
h0 := h0 + a
h1 := h1 + b
h2 := h2 + c
h3 := h3 + d
h4 := h4 + e
h5 := h5 + f
h6 := h6 + g
h7 := h7 + h
输出最总的杂凑值（大端序）：
digest = hash = h0 append h1 append h2 append h3 append h4 append h5 append h6 append h7
其中ch函数及maj函数可利用前述SHA-1的优化方式改写。
SHA-224和SHA-256基本上是相同的，除了：
h0到h7的初始值不同，以及- SHA-224输出时截掉
h7的函数值。
SHA-512和SHA-256的结构相同，但：
- SHA-512所有的数字都是64位元，
- SHA-512执行80次加密回圈而非64次，
- SHA-512初始值和常数拉长成64位元，以及
- 二者位元的偏移量和循环位移量不同。
SHA-384和SHA-512基本上是相同的，除了：
h0到h7的初始值不同，以及- SHA-384输出时截掉
h6和h7的函数值。
实现
Windows操作系统的System32目录下有certutil.exe，可以直接调用，例如：
certutil -hashfile yourfilename.ext SHA256
参考文献
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