密码学基础（一）——哈希算法

一、常用密码学算法分类

哈希算法：哈希算法不可逆，包括：MD4、MD5、hash1、ripeMD160、SHA256、SHA3、Keccak256、国家标准SM3（国家密码管理局）

加密/解密算法：加密解密算法可逆，但是必须要有秘钥，对称加密，非对称加密，数字签名算法DSA

编码/解码算法：编码解码算法可逆，无需密钥，Base64编码，Base58编码解码。

二、hash定义与特点

定义：把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换称为“压缩映射”，hash值别称：数字摘要，消息摘要。

特点：

正向容易：给定任意一段明文，可在短期（有限时间范围与有限资源内）得到hash值

逆向复杂：不可逆性，不能反向推导出明文

抗差异明显：明文中的小改动，造成结果的大幅度变化

抗碰撞性：不同的明文得到同样的hash值得概率小；同时即使可以得到相同的hash，但是找到这样的hash值的难度大

应用场景：

检测软件、文件是否篡改；伪随机数生成；一次性口令；密码存储；数字签名（数字文件的hash）

三、流行的哈希算法

1. MD系列

• MD-4是Ronald L.Rivest在1990年设计的，MD是Message Digest的缩写，输出为128位。
• MD-5是MD-4的改进版本，输出也是128为，相对更复杂，计算速度慢一些，安全性高。但是MD-5被证明不具备强碰撞性，因此不适用与安全性要求极高的商用场景。目前，在主流的WEB开发中，依然使用它进行密码的保存。

2. SHA系列

• SHA（Secure Hash Algorithm，安全哈希算法）属于hash算法系列。1993年，由NIST（美国标准技术研究所）发布的hash算法。
• 1995年，SHA-1面世，输出为长度160位的hash值，SHA-1与MD-4具有相同的原理，因此最终也被证明不具备强碰撞性。
• 为了提高安全性，NIST设计了SHA-2系列算法，与SHA-1的原理基本类似，包含：SHA-224、SHA-256、SHA-386、SHA-512。
• SHA-3，之前名为Keccak算法，是一个加密杂凑算法，输出长度有512、394、256、224。
• SHA-3的安全性极高，与之前的MD以及SHA系列算法完全不同。

四、哈希安全防御

哈希加“盐”（salt），所谓加“盐”，就是在明文的随机位置加上一串随机的字符串再进行hash，防止彩虹表攻击。

五、哈希算法选型和使用

哈希算法选型

 链式哈希结构

        区块链提供了难以篡改的可信数据源。由于哈希算法的单向性，可以从前一个数据块原文计算出下一个数据块所用的哈希值输入，但已知一个哈希值输入，难以反推出所有可能的数据块原文。

最后

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