單向散列函數

文章目錄

• 單向散列函數
• 單向散列函數的性質
• 單向散列函數的實作
• 對單向雜湊演算法的攻擊

在介紹單向散列函數之前，我們先了解一下什麼情況下需要使用到單向散列函數。

如果你需要從國外的網站上下載下傳一個軟體，但是因為種種原因，國外的網絡太慢了，下載下傳幾個G的資料幾乎是不可能的。剛好國内有鏡像網站，可以從國内下載下傳資料。但是如何保證國内的鏡像不是被篡改過後的呢？這個時候就需要單向散列函數了。一般來說網站會提供MD5或者SHA的值作為驗證值。

單向散列函數有一個輸入和輸出。輸入稱為消息，輸出稱為散列值。

散列值的長度跟消息的長度無關，不論多少大小的長度的消息，都會計算出固定長度的散列值。

單向散列函數具有下面幾個特性：

1. 能夠根據任意長度的消息計算出固定長度的散列值。
2. 計算速度要快。

3. 消息不同，散列值也不同。

   這就意味着，如果僅僅是一點點的變動都會引起整個散列值的巨大變化。

   因為散列值的大小是固定的，是以有可能會出現不同的消息産生相同散列值的情況。這種情況叫做碰撞。

   難以發現碰撞的性質被稱為抗碰撞性。當給定某條消息的散列值時，必須保證很難找到和該消息具有相同散列值的另一條消息。

4. 單向散列函數必須具有單向性。所謂單向性是指無法通過散列值來反推出消息的性質。

單向散列函數有很多實作方式，你甚至可以自己寫一個。常見的如MD4，MD5， MD（Message Digest)是消息摘要的縮寫。

MD4和MD5是由Rivest在1990年設計的，現在已經不再安全了。

SHA-1 是由NIST設計的一種能夠産生160比特散列值的單向散列函數。現在已經不推薦使用。

SHA-256, SHA-384, SHA-512同樣是由NIST設計的單向散列函數，他們的散列長度分别是256,384,512比特。這幾種單向散列函數統稱為SHA-2。

SHA-1已經在2005年被攻破了。

SHA-3是在2005年SHA-1被攻破的背景下開始制定的，SHA-3是通過公開競争的方法選拔出來的，最終被選中的算法叫做Keccak算法。

單向雜湊演算法最後的hash值是有固定長度的，是以隻要我們願意，總是可以不斷的重試，進而找到兩個相同的hash值。

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