输入信息的长度限制：小于2⁶⁴。 新闻分组长度：512比特。 输出摘要长度：160比特。 SHA算法的结构包括信息填充、信息块扩展和信息压缩 三部分。下面依次介绍。 为便于描述，用M表示待压缩消息。

首先，对于待压缩的消息M，填充一个1和几个0，使总比特长度模512等于448。 然后，留出的64比特用于记录填充前消息M的长度。请注意，长度应以大端模式填充。 此时，填写后的消息M长度是512的整数倍。

SHA通过寄存器实现算法状态更新。由于算法输出长度为160比特，因此设置了5个32比特的寄存器A、B、C、D、E。其初始值为常数：

每个512比特的消息分块 M i M_i Mi，需要将其扩展到80个单词 W t W_t Wt，用于压缩阶段，包括 0 ≤ t ≤ 79 0\le t\le 79 0≤t≤79 。扩展规则如下： W t = C L S 1 ( W t ? 16 ⊕ W t ? 14 ⊕ W t ? 8 ⊕ W t ? 3 ) W_t=CLS_1(W_{t-16}\oplus W_{t-14}\oplus W_{t-8}\oplus W_{t-3}) Wt​=CLS1​(Wt−16​⊕Wt−14​⊕Wt−8​⊕Wt−3​) 其中前16个字 W 0 ∼ W 15 W_0\sim W_{15} W0​∼W15​为 M i M_i Mi​的16个32比特字。 C L S s CLS_s CLSs​表示对32比特长的数据循环左移s位。

压缩过程即更新寄存器的过程，共需迭代计算80次。更新规则为： ( A , B , C , D , E ) ← ( E + f t ( B , C , D ) + C L S 5 ( A ) + W t + K t , A , C L S 30 ( B ) , C , D ) (A,B,C,D,E)\larr (E+f_t(B,C,D)+CLS_5(A)+W_t+K_t,A,CLS_{30}(B),C,D) (A,B,C,D,E)←(E+ft​(B,C,D)+CLS5​(A)+Wt​+Kt​,A,CLS30​(B),C,D)

其中 f t f_t ft​函数中的运算是逐比特逻辑运算，即：

对应的真值表为：

K t K_t Kt​为4个常数：

参考文献：

1. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.180-4.pdf
2. 现代密码学。杨波。