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  1. 1. python移位运算

python移位运算

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。简单阐述一下填充消息的过程:

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如输入消息“123”,先转成ascii码——313233,消息长度为24。
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:

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    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

刚开始没懂,在学过计组的基友指点下搞懂了。
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。

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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))

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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。

这段代码意义整理一下如下:
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。

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

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