Java的SHA-256有时返回255位

Question

当我使用Java的MessageDigest计算BigInteger的SHA-256哈希时，我遇到了一些奇怪的行为。看起来哈希值有时有256位，但有时只有255位。这是我用来测试BigInteger哈希的代码：

@Test
public void testSHA256LengthConsistent() {
    MessageDigest sha256 = null;
    try {
        sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        Assert.fail("NoSuchAlgorithmException. Can't construct the MessageDigest.");
    }
    BigInteger[] tests = {new BigInteger("15902493"), new BigInteger("5189087324092341824"), new BigInteger("7153293421609183203421127438153268")};
    for(BigInteger testNum : tests) {
        byte[] hash = sha256.digest(testNum.toByteArray());
        Assert.assertEquals(32, hash.length); //256 bits is 32 bytes
        BigInteger html" target="_blank">hashedInt = new BigInteger(1, hash);
        Assert.assertEquals(256, hashedInt.bitLength());
    }
}

（是的，我正在使用JUnit 4）。此测试在第三个测试编号上失败，其中第二个断言失败，出现“预期256，但为255”

我在字节数组之间转换大整数的方式有什么问题吗？我能找到的所有Java的MessageDigest示例都使用它来散列字符串，而不是BigInteger，所以我不知道是否有“标准”方法可以将BigInteger与MessageDigest一起使用。或者，这是Java执行SHA-256的方式中的一个bug还是边缘情况，并且7153293421609183203421127438153268（我随机生成的一个数字）会导致哈希中的一个off-by-one错误？

顺便说一句，我已经尝试将哈希转换为负的BigInteger（使用新的BigInteger（-1，hash）），以查看符号位是否有问题，但我得到了完全相同的结果。

Answer 1

如果要运行足够数量的随机测试，您会看到大约一半的结果是256位长，四分之一是255位长，八分之一是254位长，等等。原因是哈希的每个位实际上都是随机的，所以高阶位（或准确地说，您要查看的任何其他特定位）有50%的概率为1，50%的概率为0，两个高阶位（或您想要查看的任何其他两个特定位）为00（或您想要测试的任何其他值）的25%概率，依此类推。

 public static void main(final String[] args) throws Exception {
    final Random random = new Random();
    final int[] bits = new int[257];
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        final MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        final BigInteger testNum = new BigInteger(100, random);
        final byte[] hash = sha256.digest(testNum.toByteArray());
        final BigInteger hashedInt = new BigInteger(1, hash);
        bits[hashedInt.bitLength()]++;
    }

    for (int i = 0; i < bits.length; i++) {
        if (bits[i] > 0) {
            System.out.println(i + " / " + bits[i]);
        }
    }        
}

生产：

位：244计数：2 0.02%位：245计数：3 0.03%位：246计数：4 0.04%位：247计数：7 0.07%位：248计数：20 0.2%位：249计数：33 0.33%位：250计数：70 0.7%位：251计数：168 1.68%位：252计数：296 2.96%位：253计数：657 6.57%位：254计数：1238 12.38%位：255计数：2510 25.1%位：256计数：4992 49.92%

Answer 2

忽略前导零

byte[] bytes = {0x0, 0x1};
System.out.println(new BigInteger(1, bytes).bitLength());

印刷品

1

不像你想象的那样16岁。

我应该读一下Javadoc，因为它是用biginger表示的。bitLength（）

此BigInteger的最小补码表示中的位数，不包括符号位。