python移位运算的实现

脚本专栏 2024/11/13 佚名

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密码算法程序设计实践选的SHA-1。

在写的过程中遇到一丢丢关于python移位的问题，记录一下。

SHA-1其中第一步需要填充消息。简单阐述一下sha1填充消息的过程：

如输入消息“123”，先转成ascii码——313233，消息长度为3*8=24。

即00110001 00110010 00110011

然后填充一个1占1bit，再填充447-24bit个0。

10000000...00000000

最后64bit加上消息长度24的二进制0001 1000

二进制相当于是：

00110001 00110010 00110011 10000000...00000000 00011000

16进制表示

31323380 00000000...0018

python部分代码块：

    M = input()
    # 1byte=8bit,L为M字符串长度
    L = 8 * len(M)
    m=0
    for ch in M:#遍历字符串M
      m = m * (2 ** 8) + ord(ch)
     #  print(hex(m))#此时16进制的int类型m就是原始数据

  #补位，使明文总长度为448(mod512)位
    if L < 448:
      m = m * 2 + 1 #补位
      # 添加填充位
      m = m * 2 ** (447 - L)
      # 添加长度
      m = m * 2 ** 64 + L

不只是python，对于移位运算都有：

左移：

运算规则：

按二进制形式把所有的数字向左移动对应位数，高位移出，低位补零。

在数字没有溢出的前提下，对于正数和负数，左移一位都相当于乘以2的1次方，左移n位就相当于乘以2的n次方。

乘以2**n 相当于向左移动n位数，高位移出0，右边低位的空位补零。

n=128
print(bin(n))

n1=n*2**2+1#1000 0000 00+0000 0001 -->1000 0000 01
print(bin(n1))
n2=n<<2+1
print(bin(n2))

m=8#0000 1000
print(bin(m))
m1=m*2**2+1#0000 1000 00 +0001 00001000 01
print(bin(m1))
m2=m<<2+1
print(bin(m2))

输出结果：0b10000000
0b1000000001
0b10000000000
0b1000
0b100001
0b1000000

Process finished with exit code 0

同理，右移可以用或者除以2**n，相当于取商，不要余数。不过有符号区别。

但同时注意运算符优先级的问题，

python中，优先级从高到低分别是：

**，～+-（按位翻转如～1，-1），* / % //，+-（普通加减法），<< ....

虽然乘以2**n和<<效果一样，但是在运算中可能因为运算优先级的问题导致运算结果不同。

之前sha1填充消息代码过程整理一下如下：

遍历过程：

L=24,m初值=为0
然后m左移8位，此时m不变仍然是00000000
再加上二进制31，此时m=00110001
m再次左移8位，低位补0，此时m=00110001 00000000
再加上二进制32，此时m=00110001 00110010
m再次左移8位，此时m=00110001 00110010 00000000
再加上二进制33，此时m=00110001 00110010 00110011
遍历结束。

补位过程：

如果L<448,即除了最后64bit消息长度，使得明文总长度为512bit。
m先左移1位，低位补0
m=00110001 00110010 00110011 0
补位一个1，m=00110001 00110010 00110011 1

添加填充位：m左移448-1-L长度的值，即447-L=423长度。
m=00110001 00110010 00110011 1000000...00000000（1后有423个0）

添加长度：m左移64bit，即
00110001 00110010 00110011 10000000...00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000
（1后有423+64个0，此时消息长度总共为24+423+1+64=512bit）
m加上二进制L=24，即00011000。
m=00110001 00110010 00110011 10000000...00000000
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 000011000

填充消息结束。

数学真的太神奇了！！（摸了摸凉凉的头顶

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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