Question

当我使用Java的MessageDigest来计算BigInteger的SHA-256哈希值时，我遇到了一些奇怪的行为。看来有时哈希值有256位，但有时它只有255位。这是我用来测试BigInteger散列的代码：

@Test
public void testSHA256LengthConsistent() {
    MessageDigest sha256 = null;
    try {
        sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        Assert.fail("NoSuchAlgorithmException. Can't construct the MessageDigest.");
    }
    BigInteger[] tests = {new BigInteger("15902493"), new BigInteger("5189087324092341824"), new BigInteger("7153293421609183203421127438153268")};
    for(BigInteger testNum : tests) {
        byte[] hash = sha256.digest(testNum.toByteArray());
        Assert.assertEquals(32, hash.length); //256 bits is 32 bytes
        BigInteger hashedInt = new BigInteger(1, hash);
        Assert.assertEquals(256, hashedInt.bitLength());
    }
}

（是的，我正在使用JUnit 4）。此测试在第三个测试编号上失败，其中第二个断言失败并显示“预期256但是为255”。

我将BigIntegers转换为字节数组的方式有什么问题吗？我可以为Java的MessageDigest找到的所有示例都使用它来散列字符串，而不是BigIntegers，所以我不知道是否有一种“标准”方式将BigIntegers与MessageDigest一起使用。或者，这是Java执行SHA-256的方式的错误或边缘情况，并且有一些东西与7153293421609183203421127438153268（我随机生成的数字）导致散列中的一个一个错误？

顺便说一句，我已经尝试将哈希转换为负BigInteger（使用new BigInteger(-1, hash)）来查看它是否与符号位有问题，但我得到了完全相同的结果。

Answer 1

忽略前导零

byte[] bytes = {0x0, 0x1};
System.out.println(new BigInteger(1, bytes).bitLength());

打印

不像你期望的那样16岁。

我应该阅读Javadoc，因为它在BigInteger.bitLength()

中说明

此BigInteger的最小二进制补码表示中的位数，不包括符号位。

Answer 2

如果你要运行足够数量的随机测试，你会看到大约一半的结果是256位长，四分之一255位长，八位长254位长等等。原因是每个散列的位有效地是随机的，因此高位（或者，确切地说，您需要注意的任何其他特定位）为1和50％的概率为50％，即0％和25％两个高阶位（或您想要查看的任何其他两个特定位）的概率为00（或您需要测试的任何其他值），等等。

 public static void main(final String[] args) throws Exception {
    final Random random = new Random();
    final int[] bits = new int[257];
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        final MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        final BigInteger testNum = new BigInteger(100, random);
        final byte[] hash = sha256.digest(testNum.toByteArray());
        final BigInteger hashedInt = new BigInteger(1, hash);
        bits[hashedInt.bitLength()]++;
    }

    for (int i = 0; i < bits.length; i++) {
        if (bits[i] > 0) {
            System.out.println(i + " / " + bits[i]);
        }
    }        
}

制备：

位：244计数：2 0.02％比特：245数：3 0.03％位：246计数：4 0.04％位：247计数：7 0.07％位：248计数：20 0.2％位：249计数：33 0.33％比特：250总数：70 0.7％比特：251数：168 1.68％位：252计数：296 2.96％比特：253人数：657 6.57％位：254数：1238 12.38％比特：255数：2510 25.1％位：256计数：4992 49.92％

Java的SHA-256有时会返回255位

2 个答案: