15. 单向散列函数

在介绍单向散列函数之前，我们先了解一下什么情况下需要使用到单向散列函数。

如果你需要从国外的网站上下载一个软件，但是因为种种原因，国外的网络太慢了，下载几个G的数据几乎是不可能的。刚好国内有镜像网站，可以从国内下载数据。但是如何保证国内的镜像不是被篡改过后的呢？这个时候就需要单向散列函数了。一般来说网站会提供MD5或者SHA的值作为验证值。

单向散列函数有一个输入和输出。输入称为消息，输出称为散列值。

散列值的长度跟消息的长度无关，不论多少大小的长度的消息，都会计算出固定长度的散列值。

单向散列函数的性质

单向散列函数具有下面几个特性：

1. 能够根据任意长度的消息计算出固定长度的散列值。

2. 计算速度要快。

3. 消息不同，散列值也不同。

   这就意味着，如果仅仅是一点点的变动都会引起整个散列值的巨大变化。

   因为散列值的大小是固定的，所以有可能会出现不同的消息产生相同散列值的情况。这种情况叫做碰撞。

   难以发现碰撞的性质被称为抗碰撞性。当给定某条消息的散列值时，必须保证很难找到和该消息具有相同散列值的另一条消息。

4. 单向散列函数必须具有单向性。所谓单向性是指无法通过散列值来反推出消息的性质。

单向散列函数的实现

单向散列函数有很多实现方式，你甚至可以自己写一个。常见的如MD4，MD5， MD（Message Digest)是消息摘要的缩写。

MD4和MD5是由Rivest在1990年设计的，现在已经不再安全了。

SHA-1 是由NIST设计的一种能够产生160比特散列值的单向散列函数。现在已经不推荐使用。

SHA-256, SHA-384, SHA-512同样是由NIST设计的单向散列函数，他们的散列长度分别是256,384,512比特。这几种单向散列函数统称为SHA-2。

SHA-1已经在2005年被攻破了。

SHA-3是在2005年SHA-1被攻破的背景下开始制定的，SHA-3是通过公开竞争的方法选拔出来的，最终被选中的算法叫做Keccak算法。

对单向散列算法的攻击

单向散列算法最后的hash值是有固定长度的，所以只要我们愿意，总是可以不断的重试，从而找到两个相同的hash值。