云时代架构阅读笔记十四——我对Hash算法的理解

Hash，通常翻译作“散列”，也有直接音译为“哈希”的，就是把任意长度的输入（又叫作预映射， pre-image），经过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间一般远小于输入的空间，不一样的输入可能会散列成相同的输出，而不可能从散列值来惟一的肯定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

　　哈希表是根据设定的哈希函数H（key）和处理冲突方法将一组关键字映射到一个有限的地址区间上，并以关键字在地址区间中的象做为记录在表中的存储位置，这种表称为哈希表或散列，所得存储位置称为哈希地址或散列地址。做为线性数据结构与表格和队列等相比，哈希表无疑是查找速度比较快的一种。

　　经过将单向数学函数（有时称为“哈希算法”）应用到任意数量的数据所获得的固定大小的结果。若是输入数据中有变化，则哈希也会发生变化。哈希可用于许多操做，包括身份验证和数字签名。也称为“消息摘要”。

　　简单解释：哈希（Hash）算法，即散列函数。它是一种单向密码体制，即它是一个从明文到密文的不可逆的映射，只有加密过程，没有解密过程。同时，哈希函数能够将任意长度的输入通过变化之后获得固定长度的输出。哈希函数的这种单向特征和输出数据长度固定的特征使得它能够生成消息或者数据。

经常使用hash算法的介绍：
　　（1）MD4

　　MD4（RFC 1320）是 MIT 的Ronald L. Rivest在 1990 年设计的，MD 是 Message Digest（消息摘要） 的缩写。它适用在32位字长的处理器上用高速软件实现——它是基于 32位操做数的位操做来实现的。

　　（2）MD5

　　MD5（RFC 1321）是 Rivest 于1991年对MD4的改进版本。它对输入仍以512位分组，其输出是4个32位字的级联，与 MD4 相同。MD5比MD4来得复杂，而且速度较之要慢一点，但更安全，在抗分析和抗差分方面表现更好。

　　（3）SHA-1及其余

　　SHA1是由NIST NSA设计为同DSA一块儿使用的，它对长度小于264的输入，产生长度为160bit的散列值，所以抗穷举（brute-force）性更好。SHA-1 设计时基于和MD4相同原理，而且模仿了该算法。

哈希算法的做用：

（1） 文件校验

       咱们比较熟悉的校验算法有奇偶校验和CRC校验，这2种校验并无抗数据篡改的能力，它们必定程度上能检测并纠正数据传输中的信道误码，但却不能防止对数据的恶意破坏。

       MD5 Hash算法的“数字指纹”特性，使它成为目前应用最普遍的一种文件完整性校验和（Checksum）算法，很多Unix系统有提供计算md5 checksum的命令。

（2） 数字签名

　　Hash 算法也是现代密码体系中的一个重要组成部分。因为非对称算法的运算速度较慢，因此在数字签名协议中，单向散列函数扮演了一个重要的角色。 对 Hash 值，又称“数字摘要”进行数字签名，在统计上能够认为与对文件自己进行数字签名是等效的。并且这样的协议还有其余的优势。

（3） 鉴权协议

　　以下的鉴权协议又被称做挑战--认证模式：在传输信道是可被侦听，但不可被篡改的状况下，这是一种简单而安全的方法。

原文：http://www.javashuo.com/article/p-tpwvrfwd-ed.html