C语言实现SHA-256算法校验文件(win32-API)

2024-08-30 10:44
文章标签 算法 语言 实现 api 256 win32 sha 校验文件

本文主要是介绍C语言实现SHA-256算法校验文件(win32-API)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、前言

在数字化时代，信息安全与数据完整性成为了不可忽视的关键议题。在众多保障数据完整性的方法中，散列函数扮演着至关重要的角色。SHA-256（Secure Hash Algorithm 256）作为一种先进的散列算法，以其高度的安全性和广泛的应用性脱颖而出，尤其在文件校验、密码存储、数字签名等领域展现出了卓越的表现力。

image-20240715164411050

SHA-256算法是SHA-2家族的一员，由美国国家安全局（NSA）设计，经由美国国家标准与技术研究院（NIST）发布。不同于MD5算法，SHA-256不仅提供了更长的散列值长度——256位（32字节），增强了抗碰撞能力，还引入了一系列复杂的数学运算，包括模运算、位移、异或、加法等，以确保即使输入的微小变化也能引起散列值的显著差异，这种特性被称为雪崩效应。SHA-256的输出通常以64位十六进制字符串表示，每一个字符代表4位，总共需要32个字符来完整表示256位的散列值。

在实现文件的SHA-256校验时，C语言结合Win32 API提供了强大的工具集。通过调用CryptoAPI（Cryptographic Application Programming Interface）中的相关函数，可以高效地计算出文件的SHA-256值。CryptoAPI是Windows操作系统内置的加密库，它封装了包括SHA-256在内的多种加密和散列算法，简化了复杂加密操作的实现难度。在C语言环境中，开发者可以通过一系列步骤，如获取加密服务提供者（CSP）句柄、创建散列对象、分块读取文件数据并进行散列计算、获取散列结果等，来完成SHA-256值的计算。这一过程不仅能够确保文件的完整性，还能有效抵御数据篡改和非法访问，尤其是在网络传输和存储环节，SHA-256的校验机制能够为数据的来源和状态提供强有力的验证。

相较于MD5算法，SHA-256在安全性上有着显著的优势。MD5算法由于存在碰撞攻击的风险，即不同的输入可能导致相同的散列值，已被证实不够安全，尤其是对于高安全需求的场景。而SHA-256通过其更长的散列值和更复杂的运算逻辑，极大地降低了碰撞的概率，提升了算法的鲁棒性和安全性。因此，在涉及敏感信息处理、身份验证、电子交易等高风险领域，SHA-256成为了首选的散列算法。

SHA-256算法凭借其强大的数据完整性保护能力和广泛的适用性，在现代信息安全体系中占据了举足轻重的地位。借助C语言与Win32 API的结合，开发者能够轻松地集成SHA-256校验功能，为数据的传输、存储和处理提供了一层坚实的保护罩。无论是对于个人用户还是企业机构，掌握并应用SHA-256算法，都是维护数据安全、防范潜在威胁的重要手段。

二、代码实操

2.1 计算数组的SHA-256值（win32-API）

要在Windows上使用C语言并且不依赖于任何第三方库（如OpenSSL）来计算SHA-256哈希，可以使用Windows Crypto API (Cryptographic Application Programming Interface, CAPI)。

下面是使用Windows Crypto API来计算一个字符串的SHA-256哈希值的示例代码：

#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#include <stdio.h>void PrintHex(const BYTE *data, DWORD len) {for (DWORD i = 0; i < len; i++) {printf("%02X", data[i]);}
}int main() {HCRYPTPROV hProv = NULL;HCRYPTHASH hHash = NULL;// 定义要计算SHA-256的数组BYTE testData[] = "Hello, this is a test message for SHA-256.";DWORD testDataLen = sizeof(testData) - 1; // 减1是因为数组末尾有'\0'// 初始化Crypto APIif (!CryptAcquireContext(&hProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_VERIFYCONTEXT)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());return 1;}// 创建一个哈希对象if (!CryptCreateHash(hProv, CALG_SHA_256, 0, 0, &hHash)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 添加数据到哈希对象if (!CryptHashData(hHash, testData, testDataLen, 0)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 获取哈希摘要的大小DWORD dwHashSize = 0;if (!CryptGetHashParam(hHash, HP_HASHVAL, NULL, &dwHashSize, 0)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 分配内存以保存哈希摘要BYTE *pbHash = (BYTE *)malloc(dwHashSize);if (pbHash == NULL) {printf("Error allocating memory.\n");CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 获取哈希摘要if (!CryptGetHashParam(hHash, HP_HASHVAL, pbHash, &dwHashSize, 0)) {printf("Error: %d\n", GetLastError());free(pbHash);CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 1;}// 输出哈希摘要printf("SHA-256 Digest: ");PrintHex(pbHash, dwHashSize);printf("\n");// 清理free(pbHash);CryptDestroyHash(hHash);CryptReleaseContext(hProv, 0);return 0;
}

这个程序初始化Crypto API环境，然后创建一个SHA-256哈希对象。接着，将要计算哈希的数据传递给CryptHashData函数，之后通过CryptGetHashParam获取哈希摘要。最后，使用PrintHex函数打印出十六进制格式的摘要。

2.2 计算数组的SHA-256值（OpenSSL库）

在C语言中使用SHA-256算法计算一段数组数据的散列值，可以选择使用OpenSSL库，下面是一个使用OpenSSL库的C语言代码示例，用于计算一个字节数组的SHA-256散列值，并将其以十六进制格式打印出来。

确保开发环境中已经安装了OpenSSL库。在Visual Studio中，需要在项目属性的“链接器”->“输入”->“附加依赖项”中添加libeay32.lib和ssleay32.lib。如果是使用GCC编译器，编译时需要添加-lcrypto选项。

接下来是C语言代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/sha.h>// 函数声明，用于打印字节数据为十六进制
void print_hex(const unsigned char *data, size_t len);int main() {// 定义一个测试数组unsigned char testData[] = "Hello, this is a test message for SHA-256.";// SHA-256摘要长度unsigned int digest_len = SHA256_DIGEST_LENGTH;// 创建一个字节数组存储摘要unsigned char digest[digest_len];// 计算SHA-256摘要SHA256(testData, strlen((const char *)testData), digest);// 打印摘要的十六进制形式printf("SHA-256 Digest: ");print_hex(digest, digest_len);printf("\n");return 0;
}// 函数实现，用于打印字节数据为十六进制
void print_hex(const unsigned char *data, size_t len) {for (size_t i = 0; i < len; i++) {printf("%02x", data[i]);}
}

在这个代码中，定义了一个测试数组testData，使用SHA256函数计算其SHA-256摘要。SHA256_DIGEST_LENGTH是一个宏，定义了SHA-256摘要的长度，即32字节。print_hex函数用于将摘要数据转换为十六进制字符串并打印出来。

2.3 计算文件的SHA-256值（win32-API）

为了使用Win32 API计算一个文件的SHA-256哈希值，需要对文件进行分块读取并逐块添加到哈希上下文中。

下面是一个使用CryptHashData函数和文件I/O函数来计算文件SHA-256哈希值的C语言示例代码：

#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#define BUFFER_SIZE 4096void PrintHex(const BYTE *data, DWORD len) {for (DWORD i = 0; i < len; ++i) {printf("%02X", data[i]);}
}int main(int argc, char **argv) {if (argc != 2) {printf("Usage: %s <filename>\n", argv[0]);return 1;}HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;HANDLE hFile = CreateFile(argv[1], GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) {printf("Failed to open file: %d\n", GetLastError());return 1;}if (!CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_VERIFYCONTEXT)) {printf("Error acquiring cryptographic context: %d\n", GetLastError());CloseHandle(hFile);return 1;}if (!CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_SHA_256, 0, 0, &hCryptHash)) {printf("Error creating hash object: %d\n", GetLastError());CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}BYTE buffer[BUFFER_SIZE];DWORD bytesRead = 0;while (ReadFile(hFile, buffer, BUFFER_SIZE, &bytesRead, NULL)) {if (bytesRead == 0)break;if (!CryptHashData(hCryptHash, buffer, bytesRead, 0)) {printf("Error hashing data: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}}if (GetLastError() != ERROR_SUCCESS) {printf("Error reading file: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}DWORD hashSize = 0;if (!CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHVAL, NULL, &hashSize, 0)) {printf("Error getting hash size: %d\n", GetLastError());CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}BYTE *hash = (BYTE *)malloc(hashSize);if (hash == NULL) {printf("Memory allocation failed.\n");CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}if (!CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHVAL, hash, &hashSize, 0)) {printf("Error getting hash value: %d\n", GetLastError());free(hash);CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 1;}printf("SHA-256 Digest: ");PrintHex(hash, hashSize);printf("\n");free(hash);CryptDestroyHash(hCryptHash);CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);CloseHandle(hFile);return 0;
}

这段代码首先检查命令行参数，然后打开指定的文件，并使用CryptAcquireContext和CryptCreateHash初始化加密上下文和哈希对象。接着，从文件中读取数据，每次读取BUFFER_SIZE字节，直到文件结束。对于每个读取的数据块，都调用CryptHashData来更新哈希。最后，它调用CryptGetHashParam来获取最终的哈希值并打印出来。

请注意，BUFFER_SIZE定义了每次读取文件的字节数，可以根据需要调整这个值。如果文件非常大，较大的缓冲区可以提高性能，但也会消耗更多内存。反之亦然，较小的缓冲区会降低内存使用量，但可能需要更多的磁盘I/O操作。

这篇关于C语言实现SHA-256算法校验文件(win32-API)的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1120598。

相关文章

关于集合与数组转换实现方法

关于集合与数组转换实现方法

《关于集合与数组转换实现方法》：本文主要介绍关于集合与数组转换实现方法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1、Arrays.asList()1.1、方法作用1.2、内部实现1.3、修改元素的影响1.4、注意事项2、list.toArray()2.1、方
阅读更多...
Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧

Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧

《Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧》本文解析了雪花算法的原理、Java实现及生产实践,涵盖ID结构、位运算技巧、时钟回拨处理、WorkerId分配等关键点,并探讨了百度UidGen... 目录一、雪花算法核心原理1.1 算法起源1.2 ID结构详解1.3 核心特性二、Java实现解析2.
阅读更多...
使用Python实现可恢复式多线程下载器

使用Python实现可恢复式多线程下载器

《使用Python实现可恢复式多线程下载器》在数字时代,大文件下载已成为日常操作,本文将手把手教你用Python打造专业级下载器,实现断点续传,多线程加速,速度限制等功能,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录一、智能续传：从崩溃边缘抢救进度二、多线程加速：榨干网络带宽三、速度控制：做网络的好邻居四、终端交互
阅读更多...
Python中win32包的安装及常见用途介绍

Python中win32包的安装及常见用途介绍

《Python中win32包的安装及常见用途介绍》在Windows环境下,PythonWin32模块通常随Python安装包一起安装,：本文主要介绍Python中win32包的安装及常见用途的相关... 目录前言主要组件安装方法常见用途1. 操作Windows注册表2. 操作Windows服务3. 窗口操作
阅读更多...
java实现docker镜像上传到harbor仓库的方式

java实现docker镜像上传到harbor仓库的方式

《java实现docker镜像上传到harbor仓库的方式》：本文主要介绍java实现docker镜像上传到harbor仓库的方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地... 目录1. 前 言2. 编写工具类2.1 引入依赖包2.2 使用当前服务器的docker环境推送镜像2.2
阅读更多...
Go语言中nil判断的注意事项(最新推荐)

Go语言中nil判断的注意事项(最新推荐)

《Go语言中nil判断的注意事项(最新推荐)》本文给大家介绍Go语言中nil判断的注意事项,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录1.接口变量的特殊行为2.nil的合法类型3.nil值的实用行为4.自定义类型与nil5.反射判断nil6.函数返回的
阅读更多...
C++20管道运算符的实现示例

C++20管道运算符的实现示例

《C++20管道运算符的实现示例》本文简要介绍C++20管道运算符的使用与实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录标准库的管道运算符使用自己实现类似的管道运算符我们不打算介绍太多，因为它实际属于c++20最为重要的
阅读更多...
Java easyExcel实现导入多sheet的Excel

Java easyExcel实现导入多sheet的Excel

《JavaeasyExcel实现导入多sheet的Excel》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用JavaeasyExcel实现导入多sheet的Excel,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可... 目录1.官网2.Excel样式3.代码1.官网easyExcel官网2.Excel样式3.代码
阅读更多...
Go语言数据库编程GORM 的基本使用详解

Go语言数据库编程GORM 的基本使用详解

《Go语言数据库编程GORM的基本使用详解》GORM是Go语言流行的ORM框架,封装database/sql,支持自动迁移、关联、事务等,提供CRUD、条件查询、钩子函数、日志等功能,简化数据库操作... 目录一、安装与初始化1. 安装 GORM 及数据库驱动2. 建立数据库连接二、定义模型结构体三、自动迁
阅读更多...
python实现对数据公钥加密与私钥解密

python实现对数据公钥加密与私钥解密

《python实现对数据公钥加密与私钥解密》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用python实现对数据公钥加密与私钥解密,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录公钥私钥的生成使用公钥加密使用私钥解密公钥私钥的生成这一部分，使用python生成公钥与私钥，然后保存在两个文
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2