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📁 HASH加密算法简介H ASH加密算法简介
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<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"><html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" lang="gb2312"><head><title>Hash 算法及其应用</title>




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	</td><td style="line-height: 120%;" width="100">
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		<br><div align="center"><h1 class="aTitle">Hash 算法及其应用</h1></div>
		
		<table align="center" width="97%">
			<tbody><tr>
			<td width="120">[日期：2004-07-30]</td>
			<td align="center">来源：<a href="http://dev.csdn.net/develop/article/30/30184.shtm" target="_blank">CSDN</a>&nbsp; 作者：</td>
			<td align="right" width="200">[字体：<a href="javascript:ContentSize(16)">大</a> <a href="javascript:ContentSize(0)">中</a> <a href="javascript:ContentSize(12)">小</a>]
			</td></tr>
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//2007-09-04: 新闻页
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		<div id="content"><p>--------------- <br>什么是 Hash <br>Hash 的重要特性 <br>Hash 函数的实现 <br>主要的 Hash 算法 <br>Hash 算法的安全问题 <br>Hash 算法的应用 <br>结 论 <br>--------------- </p><p><br>Hash，
一般翻译做“散列”，也有直接音译为"哈希"的，就是把任意长度的输入（又叫做预映射，
pre-image），通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不
同的输入可能会散列成相同的输出，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。 </p><p>数学表述为：h = H(M) ，其中H( )--单向散列函数，M--任意长度明文，h--固定长度散列值。 </p><p></p><p>在信息安全领域中应用的Hash算法，还需要满足其他关键特性： </p><p>第
一当然是单向性(one-way)，从预映射，能够简单迅速的得到散列值，而在计算上不可能构造一个预映射，使其散列结果等于某个特定的散列值，即构造相
应的M=H-1(h)不可行。这样，散列值就能在统计上唯一的表征输入值，因此，密码学上的 Hash 又被称为"消息摘要(message
digest)"，就是要求能方便的将"消息"进行"摘要"，但在"摘要"中无法得到比"摘要"本身更多的关于"消息"的信息。 </p><p>第二是
抗冲突性(collision-resistant)，即在统计上无法产生2个散列值相同的预映射。给定M，计算上无法找到M'，满足H(M)=H
(M') ，此谓弱抗冲突性；计算上也难以寻找一对任意的M和M'，使满足H(M)=H(M')
，此谓强抗冲突性。要求"强抗冲突性"主要是为了防范所谓"生日攻击(birthday
attack)"，在一个10人的团体中，你能找到和你生日相同的人的概率是2.4%，而在同一团体中，有2人生日相同的概率是11.7%。类似的，当预
映射的空间很大的情况下，算法必须有足够的强度来保证不能轻易找到"相同生日"的人。 </p><p>第三是映射分布均匀性和差分分布均匀性，散列结果
中，为 0 的 bit 和为 1 的 bit ，其总数应该大致相等；输入中一个 bit 的变化，散列结果中将有一半以上的 bit
改变，这又叫做"雪崩效应(avalanche effect)"；要实现使散列结果中出现 1bit 的变化，则输入中至少有一半以上的 bit
必须发生变化。其实质是必须使输入中每一个 bit 的信息，尽量均匀的反映到输出的每一个 bit 上去；输出中的每一个
bit，都是输入中尽可能多 bit 的信息一起作用的结果。 </p><p></p><p>Damgard 和 Merkle
定义了所谓“压缩函数(compression function)”，就是将一个固定长度输入，变换成较短的固定长度的输出，这对密码学实践上
Hash
函数的设计产生了很大的影响。Hash函数就是被设计为基于通过特定压缩函数的不断重复“压缩”输入的分组和前一次压缩处理的结果的过程，直到整个消息都
被压缩完毕，最后的输出作为整个消息的散列值。尽管还缺乏严格的证明，但绝大多数业界的研究者都同意，如果压缩函数是安全的，那么以上述形式散列任意长度
的消息也将是安全的。这就是所谓 Damgard/Merkle 结构： </p><p>在下图中，任意长度的消息被分拆成符合压缩函数输入要求的分
组，最后一个分组可能需要在末尾添上特定的填充字节，这些分组将被顺序处理，除了第一个消息分组将与散列初始化值一起作为压缩函数的输入外，当前分组将和
前一个分组的压缩函数输出一起被作为这一次压缩的输入，而其输出又将被作为下一个分组压缩函数输入的一部分，直到最后一个压缩函数的输出，将被作为整个消
息散列的结果。 </p><p></p><p></p><p>MD5 和 SHA1 可以说是目前应用最广泛的Hash算法，而它们都是以 MD4 为基础设计的。 </p><p>1) MD4 <br>MD4(RFC
1320)是 MIT 的 Ronald L. Rivest 在 1990 年设计的，MD 是 Message Digest
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 位操作数的位操作来实现的。它的安全性不像RSA那样基于数学假设，尽管
Den Boer、Bosselaers 和 Dobbertin 很快就用分析和差分成功的攻击了它3轮变换中的 2
轮，证明了它并不像期望的那样安全，但它的整个算法并没有真正被破解过，Rivest 也很快进行了改进。 </p><p>下面是一些MD4散列结果的例子： </p><p>MD4 ("") = 31d6cfe0d16ae931b73c59d7e0c089c0 <br>MD4 ("a") = bde52cb31de33e46245e05fbdbd6fb24 <br>MD4 ("abc") = a448017aaf21d8525fc10ae87aa6729d <br>MD4 ("message digest") = d9130a8164549fe818874806e1c7014b <br>MD4 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = d79e1c308aa5bbcdeea8ed63df412da9 <br>MD4 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") = 043f8582f241db351ce627e153e7f0e4 <br>MD4 ("12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890") = e33b4ddc9c38f2199c3e7b164fcc0536 </p><p><br>2) MD5 <br>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。它较MD4所做的改进是： </p><p>1) 加入了第四轮 <br>2) 每一步都有唯一的加法常数； <br>3) 第二轮中的G函数从((X ∧ Y) ∨ (X ∧ Z) ∨ (Y ∧ Z)) 变为 ((X ∧ Z) ∨ (Y ∧ ～Z))以减小其对称性； <br>4) 每一步都加入了前一步的结果，以加快"雪崩效应"； <br>5) 改变了第2轮和第3轮中访问输入子分组的顺序，减小了形式的相似程度； <br>6) 近似优化了每轮的循环左移位移量，以期加快"雪崩效应"，各轮的循环左移都不同。 <br>尽管MD5比MD4来得复杂，并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。 </p><p>消
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