Hash算法简介

1. Hash是什么，它的作用

哈希算法（Hash Algorithm），又称散列算法，是一种从任意数据中提取小的数字的方法。散列算法就是一种以较短的信息来保数据唯一性的标志，这种标志与数据的每一个字节都相关，而且难以找到逆向规律。因此，当原数据发生改变时，其标志值也会发生改变。

2. Hash算法有什么特点

一个优秀的 hash 算法，将能实现：

• 正向快速：给定数据和 hash 算法，在有限时间和有限资源内能计算出 hash 值。
• 逆向困难：给定hash 值，在有限时间内很难逆推出数据。
• 输入敏感：原始输入信息修改一点信息，产生的 hash 值看起来应该都有很大不同。
• 冲突避免：很难找到两段内容不同的明文，使得它们的 hash 值一致（发生冲突）。

但在不同的使用场景中，如数据结构和安全领域里，其中对某一些特点会有所侧重。

3. Hash在管理数据结构中的应用

以HashMap为例，key（hash值）对应一个(或多个数据)，key的作用是，对于抗碰撞的要求没有那么高。换句话说，hash出来的key，只要保证value大致均匀的放在不同的桶里就可以了。但整个算法的set性能，直接与hash值产生的速度有关，所以这时候的hash值的产生速度就尤为重要，如JDK中的String.hashCode()：

public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

4. Hash在在密码学中的应用

在密码学中，hash算法的作用主要是用于消息摘要和签名，对整个消息的完整性进行校验。这对于抗碰撞和抗篡改能力要求极高，对速度的要求在其次。以MD5为例，其输出长度为128位，设计预期碰撞概率为1/(2^128)，这是一个极小极小的数字.

5. Hash有哪些流行的算法

目前流行的 Hash 算法包括 MD5、SHA-1 和 SHA-2。

• MD4（RFC 1320）是 MIT 的 Ronald L. Rivest 在 1990 年设计的，MD 是 Message Digest 的缩写。其输出为 128 位。MD4 已证明不够安全。
• 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 128 位。MD5 比 MD4 复杂，并且计算速度要慢一点，更安全一些。MD5 已被证明不具备”强抗碰撞性”。
• SHA （Secure Hash Algorithm）是一个 Hash 函数族，由 NIST（National Institute of Standards and Technology）于 1993 年发布第一个算法。目前知名的 SHA-1 在 1995 年面世，它的输出为长度 160 位的 hash 值，因此抗穷举性更好。SHA-1 设计时基于和 MD4 相同原理，并且模仿了该算法。SHA-1 已被证明不具”强抗碰撞性”。
• 为了提高安全性，NIST 还设计出了 SHA-224、SHA-256、SHA-384，和 SHA-512 算法（统称为 SHA-2），跟 SHA-1 算法原理类似。SHA-3 相关算法也已被提出。

可以看出，上面这几种流行的算法，它们最重要的一点区别就是”强抗碰撞性”。