迭代哈希在 Python 和 Java 中返回不同的值

Question

我正在尝试将 python (2.7) 脚本移植到 Java。它多次迭代 sha256 哈希，但最终得到不同的结果。我注意到他们第一次返回相同的结果，但从那里开始就不同了。

这里是 Python 实现：

import hashlib

def to_hex(s):
  print " ".join(hex(ord(i)) for i in s)

d = hashlib.sha256()

print "Entry:"
r = chr(1)
to_hex(r)

for i in range(2):
  print "Loop", i
  d.update(r)
  r = d.digest()
  to_hex(r)

在 Java 中：

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class LoopTest {

  public static void main(String[] args) {
    MessageDigest d;
    try {
      d = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
      System.out.println("NoSuchAlgorithmException");
      return;
    }

    System.out.println("Entry:");
    byte[] r = new byte[] {1};
    System.out.println(toHex(r));

    for(int i = 0; i < 2; i++) {
      System.out.printf("Loop %d\n", i);
      d.update(r);
      r = d.digest();
      System.out.println(toHex(r));
    }
  }

  private static String toHex(byte[] bytes) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder(bytes.length);
    for (byte b: bytes) {
       sb.append(String.format("0x%02X ", b));
    }
    return sb.toString();
  }
}

对于 python，输出是：

$ python looptest.py
Entry:
0x1
Loop 0
0x4b 0xf5 0x12 0x2f 0x34 0x45 0x54 0xc5 0x3b 0xde 0x2e 0xbb 0x8c 0xd2 0xb7 0xe3 0xd1 0x60 0xa 0xd6 0x31 0xc3 0x85 0xa5 0xd7 0xcc 0xe2 0x3c 0x77 0x85 0x45 0x9a
Loop 1
0x98 0x1f 0xc8 0xd4 0x71 0xa8 0xb0 0x19 0x32 0xe3 0x84 0xac 0x1c 0xd0 0xa0 0x62 0xc4 0xdb 0x2c 0xe 0x13 0x58 0x61 0x9a 0x83 0xd1 0x67 0xf5 0xe8 0x4e 0x6a 0x17

对于java：

$ java LoopTest
Entry:
0x01
Loop 0
0x4B 0xF5 0x12 0x2F 0x34 0x45 0x54 0xC5 0x3B 0xDE 0x2E 0xBB 0x8C 0xD2 0xB7 0xE3 0xD1 0x60 0x0A 0xD6 0x31 0xC3 0x85 0xA5 0xD7 0xCC 0xE2 0x3C 0x77 0x85 0x45 0x9A
Loop 1
0x9C 0x12 0xCF 0xDC 0x04 0xC7 0x45 0x84 0xD7 0x87 0xAC 0x3D 0x23 0x77 0x21 0x32 0xC1 0x85 0x24 0xBC 0x7A 0xB2 0x8D 0xEC 0x42 0x19 0xB8 0xFC 0x5B 0x42 0x5F 0x70

造成这种差异的原因可能是什么？

编辑：

感谢@dcsohl 和@Alik 的回答，我现在明白原因了。由于我将 Python 脚本移植到 Java 中，因此我不得不将 Python 脚本保持原样，因此我修改了 Java 程序，如下所示：

byte[] r2 = new byte[]{};
for(int i = 0; i < 2; i++) {
  System.out.printf("Loop %d\n", i);
  d.update(r);
  r2 = d.digest();
  System.out.println(toHex(r2));
  byte[] c = new byte[r.length + r2.length];
  System.arraycopy(r, 0, c, 0, r.length);
  System.arraycopy(r2, 0, c, r.length, r2.length);
  r = c;
}

Answer 1

这两种语言以不同的方式运行 update() 和 digest()。

update() 的 python 文档说

使用字符串 arg 更新哈希对象。重复调用等效于串联所有参数的单个调用：m.update(a); m.update(b) 等效于 m.update(a+b)。

我使用 shell sha256sum 命令对此进行了测试。

echo -n '\0x01\0x4b\0xf5\0x12\0x2f\0x34\0x45\0x54\0xc5\0x3b\0xde\0x2e\0xbb\0x8c\0xd2\0xb7\0xe3\0xd1\0x60\0xa\0xd6\0x31\0xc3\0x85\0xa5\0xd7\0xcc\0xe2\0x3c\0x77\0x85\0x45\0x9a' | sha256sum
981fc8d471a8b01932e384ac1cd0a062c4db2c0e1358619a83d167f5e84e6a17 *-

您从 \0x01 开始，所以这是第一个字节，然后其余字节是 0x01 的哈希。生成的哈希与您的 Python 输出相匹配。

现在看看这个 - 我省略了最初的 \0x01 并得到了哈希 - 它与您的 Java 输出匹配。

> echo -n '\0x4b\0xf5\0x12\0x2f\0x34\0x45\0x54\0xc5\0x3b\0xde\0x2e\0xbb\0x8c\0xd2\0xb7\0xe3\0xd1\0x60\0xa\0xd6\0x31\0xc3\0x85\0xa5\0xd7\0xcc\0xe2\0x3c\0x77\0x85\0x45\0x9a' | sha256sum
9c12cfdc04c74584d787ac3d23772132c18524bc7ab28dec4219b8fc5b425f70 *-

但是为什么呢？不应该包括最初的 \0x01 吗？除了digest() 的 javadoc 说：

通过执行填充等最终操作完成哈希计算。进行此调用后，摘要将重置。

因此，当您在 java 中调用 digest() 时，您的初始 \0x01 会被丢弃，而您只是在消化旧的摘要而没有初始 \0x01 条目。

Answer 2

在 Java 中 d.digest 返回消息摘要并在最后重置摘要。

在 Python 中 d.digest 不会重置摘要。因此，重复调用 d.update 实际上与之前调用传递的内容连接

您可以简单地将d = hashlib.sha256() 放入循环中

import hashlib

def to_hex(s):
  print " ".join(hex(ord(i)) for i in s)



print "Entry:"
r = chr(1)
to_hex(r)

for i in range(2):
  print "Loop", i
  d = hashlib.sha256()
  d.update(r)
  r = d.digest()
  to_hex(r)

获得与你的 java 程序相同的结果

Entry:
0x1
Loop 0
0x4b 0xf5 0x12 0x2f 0x34 0x45 0x54 0xc5 0x3b 0xde 0x2e 0xbb 0x8c 0xd2 0xb7 0xe3 0xd1 0x60 0xa 0xd6 0x31 0xc3 0x85 0xa5 0xd7 0xcc 0xe2 0x3c 0x77 0x85 0x45 0x9a
Loop 1
0x9c 0x12 0xcf 0xdc 0x4 0xc7 0x45 0x84 0xd7 0x87 0xac 0x3d 0x23 0x77 0x21 0x32 0xc1 0x85 0x24 0xbc 0x7a 0xb2 0x8d 0xec 0x42 0x19 0xb8 0xfc 0x5b 0x42 0x5f 0x70