SHA 系列密码杂凑算法

提示

提示：本章要点

• 概述
• 快速开始
• 支持的算法
• HMAC 用法
• 🧪 测试向量示例

概述

SHA（Secure Hash Algorithm）是 NIST 发布的国际标准哈希族。gmkitx 基于 @noble/hashes 提供 SHA-2 系列（SHA-256 / SHA-384 / SHA-512）与兼容性用途的 SHA-1，作为 SM3 的互补选择。

支持的算法

项目	说明
SHA-256	256 位输出，通用与兼容性最佳
SHA-384	384 位输出，更高安全强度
SHA-512	512 位输出，高安全/长寿命场景
SHA-1	160 位输出，仅用于兼容旧系统（不推荐用于新应用）
HMAC	HMAC-SHA256 / HMAC-SHA384 / HMAC-SHA512

主要特性

• 国际标准：SHA-2 全系列 + SHA-1 兼容
• 性能：纯 TypeScript，依托 @noble/hashes，在支持 SHA Extensions 的处理器上性能优异
• 多输出：hex（默认）与 base64
• 同构 API：Node 与浏览器一致

性能与安全权衡

SHA 系列算法在不同平台上的性能差异：

项目	说明
硬件加速	在 Intel/AMD 处理器上，SHA-256 可利用 SHA Extensions 指令集，性能提升 2-5 倍
算法选择	SHA-256（256位）、SHA-384（384位）、SHA-512（512位）安全性递增，但计算量也递增
与 SM3 对比	SHA-256 和 SM3 安全强度相当（256位），性能主要取决于硬件支持

• 国际芯片: SHA-256 通常更快（硬件加速）
• 国产芯片: SM3 通常更快（专用指令）
• 纯软件实现: 性能相近

提示

提示：算法选择建议

• 国际化应用或需要广泛兼容性：优先使用 SHA-256
• 国密合规要求：使用 SM3
• 需要更高安全强度：考虑 SHA-384 或 SHA-512
• 旧系统兼容：SHA-1（但不推荐用于新应用，已知安全漏洞）

快速开始

import { sha256, sha512, OutputFormat } from 'gmkitx';

const hex256 = sha256('Hello, World!'); // 64 字符 hex
const b64512 = sha512('Hello, World!', { outputFormat: OutputFormat.BASE64 });

命名空间等价用法：

import { sha } from 'gmkitx';

const hash256 = sha.sha256('data');
const mac = sha.hmacSha256('key', 'data');

输入支持 string | Uint8Array；字符串按 UTF-8 处理。

支持的算法

SHA-256（推荐）

import { sha256, OutputFormat } from 'gmkitx';

const hex = sha256('payload');
const base64 = sha256('payload', { outputFormat: OutputFormat.BASE64 });

SHA-384

import { sha384 } from 'gmkitx';

const hash = sha384('payload'); // 96 字符 hex

SHA-512

import { sha512 } from 'gmkitx';

const hash = sha512('payload'); // 128 字符 hex

SHA-1（兼容性用途）

import { sha1 } from 'gmkitx';

const legacy = sha1('legacy payload'); // 40 字符 hex

HMAC 用法

import { hmacSha256, hmacSha384, hmacSha512 } from 'gmkitx';

const payload = 'authenticated data';
const mac256 = hmacSha256('secret-key', payload);
const mac512 = hmacSha512('secret-key', payload);

测试向量示例

import { sha256, sha512 } from 'gmkitx';

const testData = 'abc';
console.log('SHA-256:', sha256(testData)); // ba7816bf...
console.log('SHA-512:', sha512(testData)); // ddaf35a1...

性能提示（示意）

算法	速度 (MB/s)	适用场景
SHA-256	★★★★☆	通用、兼容性最佳
SHA-512	★★★☆☆	更高安全、长寿命场景
SHA-384	★★★☆☆	兼顾性能与安全
SM3	★★★☆☆	国密兼容，性能接近 SHA-256

提示

提示：速度受硬件/输入大小影响，请以实测为准。

常见问题

• 选哪种算法？ 优先 SHA-256；高安全/证书签名可用 SHA-384/512；仅兼容旧协议时使用 SHA-1。
• 输出格式怎么选？ 系统内部用 hex，跨语言接口或 header 传输可用 Base64。

API 速览

函数	描述	输出长度
sha256(data, options?)	计算 SHA-256 哈希	256 位 (32 字节)
sha384(data, options?)	计算 SHA-384 哈希	384 位 (48 字节)
sha512(data, options?)	计算 SHA-512 哈希	512 位 (64 字节)
sha1(data, options?)	计算 SHA-1 哈希（兼容用途）	160 位 (20 字节)
hmacSha256(key, data, options?)	HMAC-SHA256	256 位
hmacSha384(key, data, options?)	HMAC-SHA384	384 位
hmacSha512(key, data, options?)	HMAC-SHA512	512 位
sha.sha256 / sha.sha384 / sha.sha512 / sha.sha1	命名空间调用	同上