Practice of Hash Function
Brief
在Brief of Cryptography Algorithm里提到过，Hash function有以下特点：
- 总是输出固定长度的摘要（For example: 256 bits for SHA256 and SM3）
- 单向，不能从摘要反推数据
- 相同消息使用相同的hash function得到的摘要总是一样
- 不同的消息用hash function输出的摘要不同
- 计算效率高
来看看在openssl中怎么用。
Use HASH in OPENSSL
只做hash，命令很简单，仍然选取两种来做例子，SHA256和SM3.
SHA256
1
openssl dgst -sha256 -binary -out random.sha256.data random.data
SM3
1
openssl dgst -sm3 -binary -out random.sm3.data random.data
HMAC
1
2
3
openssl dgst -sm3 -mac HMAC -macopt hexkey:$HMACKEY -binary -out random.sm3_hmac.data random.data
or
openssl mac -digest sm3 -macopt hexkey:$HMACKEY -in random.data -out random.hmac_sm3.data -binary HMAC
Applicability
Hash的应用很广泛，下面列以下hash在cryptography里的应用。
Integrity Check
由于Hash function的特性里有相同的消息用相同的hash function总能得到相同的摘要，而不同的消息摘要总是不同。这样持有正确的hash值，再对数据重新计算hash，两相对比，就可以知道数据是否被篡改。
Key Derivation
基于Hash function的特性，它也广泛用于密钥衍生。如NIST SP800-108中的KDF，感兴趣的可以去读下spec，这里就不赘絮了。
Message Authentication Code
Hash function通过结合密钥产生的MAC，不仅可以验证数据的完整性，也可以验证数据的真实性。最典型的例子之一就是HMAC，比如RPMB中数据的验证就用到了HMAC。
https://github.com/OP-TEE/optee_os/blob/4.0.0/core/tee/tee_rpmb_fs.c#L370
再埋个坑，写一篇RPMB的文章。
Signature
在Practice of Asymmetric Key Alg中提到，非对称算法结合hash function可以用来签名。比如以下做签名的commands:
1
2
openssl pkeyutl -sign -inkey rsa_4096_private.pem -in hash.txt -out hash.txt.rsa_4096_sha256.sign -rawin -digest sha256
openssl pkeyutl -sign -inkey sm2_private.pem -in hash.txt -out hash.txt.sm2.sign -rawin -digest sm3
其中各自用到了hash function中的sha256和sm3。做签名也有不同的写法，如下：
1
2
openssl dgst -sha256 -sign rsa_4096_private.pem -out hash.txt.sha256_rsa_4096.sign hash.txt
openssl dgst -sm3 -sign sm2_private.pem -out hash.txt.sm3_sm2.sign hash.txt
验签如下：
1
2
openssl dgst -sha256 -verify rsa_4096_public.pem -signature hash.txt.sha256_rsa_4096.sign hash.txt
openssl dgst -sm3 -verify sm2_public.pem -signature hash.txt.sm3_rsa_4096.sign hash.txt
其中用sm3和sm2签名时两种方式生成的签名文件格式不同，但均可以交叉验签通过。
其实做签名就是先对data进行hash，然后用私钥把hash加密，而验签就是把签名先decrypt，把data再做hash，比较decrypt的hash和新作的hash，如果匹配就验证通过了。另外，为了增加security，openssl在中间加了PKCS#1 v1.5的padding，所以手动分成这两步来做的时候，得到的签名会不同。