1.什么是哈希算法:
哈希算法又称摘要算法,它的作用是:对任意一组输入数据进行计算,得到一个固定长度的输出摘要。哈希算法的目的:为了验证原始数据是否被篡改。
哈希算法最重要的特点就是:
● 相同的输入一定得到相同的输出;
● 不同的输入大概率得到不同的输出(基本可忽略)
● 单向性:给定一个输入数,容易计算出它的哈希值,但是已知一个哈希值根据同样的算法不能得到原输入数
例:Java字符串的hashCode()就是一个哈希算法,它的输入是任意字符串,输出是固定的4字节int整数:
我们可以看到 ① 只要输入信息一致,结果肯定是完全一样
② 如果输入有哪怕一点点小小的不一样,结果会完全不同,并且完全无法预测。
③ 只是把Hello的第一个字母改成小写的h,两者的结果完全看不出联系。
2.哈希碰撞:
哈希碰撞是指,两个不同的输入得到了相同的输出:
哈希算法还可能出现冲突吗是:是的
比如说:Java中String的hashCode()输出是4字节整数,最多只有4294967296种输出,但输入的数据长度是不固定的,有无数种输入。所以,哈希算法是把一个无限的输入集合映射到一个有限的输出集合,存在产生碰撞的可能。
碰撞不可怕,我们担心的不是碰撞,而是碰撞的概率,因为碰撞概率的高低关系到哈希算法的安全性。一个安全的哈希算法必须满足: 碰撞概率低、不能猜测输出。不能猜测输出是指:输入的任意一个字符的变化会造成输出完全不同,这样就很难从输出反推输入(而且是在知道算法如何加密的前提下)
3.目前常用的哈希加密算法
算法 | 输出长度(位) | 输出长度(字节) |
MD5 | 128 bits | 16 bytes |
SHA-1 | 160 bits | 20 bytes |
RipeMD-160 | 160 bits | 20 bytes |
SHA-256 | 256 bits | 32 bytes |
SHA-512 | 512 bits | 64 bytes |
根据碰撞概率,哈希算法的输出长度越长,就越难产生碰撞,也就越安全,但同时可能要承担带来的时间复杂度变大的影响。Java标准库提供了常用的哈希算法,并且有一套统一的接口。这里我们以MD5算法为例,看看如何对输入计算哈希:
经过MD5加密算法处理,输入HelloWorld得到的MD5是:fc5e038d38a57032085441e7fe7010b0
4.哈希算法的用途:
一、校验本地文件:因为相同的输入永远会得到相同的输出,因此,如果输入被修改了,得到的输出就会不同。我们在 站上下载软件的时候,经常看到下载页显示的MD5哈希值:
如何判断下载到本地的软件是原始的、未经篡改的文件只需要自己计算一下本地文件的哈希值,再与官 公开的哈希值对比,如果相同,说明文件下载正确,否则,说明文件已被篡改。
二、哈希算法的另一个重要用途是存储用户口令。如果直接将用户的原始口令存放到数据库中,会产生极大的安全风险: 数据库管理员能够看到用户明文口令、数据库数据一旦泄漏,黑客即可获取用户明文口令。
那么不存储用户的原始口令,那么如何对用户进行认证是存储用户口令的哈希,例如,MD5。在用户输入原始口令后,系统计算用户输入的原始口令的MD5并与数据库存储的MD5对比,如果一致,说明口令正确,否则,口令错误。
当然使用哈希口令时,还要注意防止彩虹表攻击。什么是彩虹表呢只拿到MD5,从MD5反推明文口令,只能使用暴力穷举的方法。然而黑客并不笨,暴力穷举会消耗大量的算力和时间。但是,如果有一个预先计算好的常用口令和它们的MD5的对照表,这个表就是彩虹表。如果用户使用了常用口令,黑客从MD5一下就能反查到原始口令:
常用口令 | MD5 |
hello123 | f30aa7a662c728b7407c54ae6bfd27d1 |
12345678 | 25d55ad283aa400af464c76d713c07ad |
passw0rd | bed128365216c019988915ed3add75fb |
19700101 | 570da6d5277a646f6552b8832012f5dc |
…… | …… |
这也正是为什么app在我们初次注册密码时如果密码存在一些”规律”,系统就会提醒我们当前密码强度太弱的原因,当然,我们也可以采取特殊措施来抵御彩虹表攻击:对每个口令额外添加随机数,这个方法称之为加盐(salt): digest = md5(salt + inputPassword),加盐后的内容基本上可以达到无规律了,加强了密码的安全性。
最后再说另外一个也比较常见的hash算法 SHA-1
SHA-1也是一种哈希算法,它的输出是160 bits,即20字节。SHA-1是由美国国家安全局开发的,SHA算法实际上是一个系列,包括SHA-0(已废弃)、SHA-1、SHA-256、SHA-512等。 在Java中使用SHA-1,和MD5完全一样,只需要把算法名称改为”SHA-1″:
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