哈希算法总结（含哈希算法工具类的封装）

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哈希算法概述

哈希算法(Hash)又称摘要算法(Digest),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。
在我们之前的学习中，也接触到了一些哈希算法的使用，比如String字符串的hashash（）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。

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哈希算法的特点及目的

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。

所以,哈希算法的目的:为了验证原始数据是否被篡改。

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什么是哈希碰撞

哈希碰撞是指:两个不同的输入得到了相同的输出。
例如我们熟知的通话和重地，它们的内容完全不同，却得到了相同的哈希值：

"通话".hashCode(); // 0x11ff03
"重地".hashCode(); // 0x11ff03

这就是哈希碰撞的一个体现，并且哈希碰撞是不能避免的，因为输出的字节长度是有限的，而输入数据的内容是无限的。就好比String的hashCode（）为例，它的输出是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,必然会产生碰撞。
既然哈希碰撞无法避免，那么就应该去想办法降低碰撞的概率，碰撞概率的高低还会直接关系到哈希算法的安全性,那么一个安全的哈希算法就应该满足：

1. 碰撞概率低；
2. 不能被反向猜测输出。

那么什么叫做不能被反向猜测输出？就好比以下这个例子：

hashA("java001") = "123456";
hashA("java002") = "123457";
hashA("java003") = "123458";
....

不难猜出，hashA（“java004”）的值会是"123459"，这样的哈希算法是不安全的,一个合格的安全的哈希算法是不能被轻易找到某种规律反推输入的。

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常用的哈希算法

哈希算法,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

1.MD5算法，输出字节长度：16bytes；
2.SHA算法系列，SHA-1输出字节长度：20bytes，SHA-256输出字节长度：32bytes， SHA-512输出字节长度：64bytes；
3.第三方开源库的RipeMD160算法，输出字节长度：20bytes。

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三种常见哈希算法的封装（工具类）

代码如下（示例）：

//hash算法（消息摘要算法）工具类
public class HashTools {
	// 消息摘要对象
	private static MessageDigest digest;
	//私有化构造方法，该类不能被实例化，只可以调取静态方法
	private HashTools() {}
	// 通过消息摘要对象，处理加密内容
	private static String handler(String source) {
		digest.update(source.getBytes());//更新原始数据
		byte[] bytes = digest.digest();//获取信息摘要（加密）
		String hash = bytesToHex(bytes);//十六进制内容字符串
		return hash;
	}	
	// 按照MD5进行消息摘要计算(哈希计算)
	public static String digestByMD5(String source) throws NoSuchAlgorithmException {
		digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
		return handler(source);
	}
	// 按照RipeMD160进行消息摘要计算(哈希计算)
	public static String digestByRipeMD160(String source) throws NoSuchAlgorithmException {
		// 注册BouncyCastleProvider通知类
		// 将提供的消息摘要算法注册到Security
		Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
		digest = MessageDigest.getInstance("RipeMD160");
		return handler(source);
	}
	// 按照SHA-1进行消息摘要计算(哈希计算)
	public static String digestBySHA1(String source) throws NoSuchAlgorithmException {
		digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
		return handler(source);
	}
	// 按照SHA-256进行消息摘要计算(哈希计算)
	public static String digestBySHA256(String source) throws NoSuchAlgorithmException {
		digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
		return handler(source);
	}
	// 按照SHA-512进行消息摘要计算(哈希计算)
	public static String digestBySHA512(String source) throws NoSuchAlgorithmException {
		digest = MessageDigest.getInstance("SHA-512");
		return handler(source);
	}
	// 将字节数组转换成16进制字符串
	public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
		StringBuilder ret = new StringBuilder();
		for (byte b : bytes) {
			// 将字节值转换成2为十六进制字符串
			ret.append(String.format("%02x", b));
		}
		return ret.toString();
	}
}

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彩虹表攻击与"加盐"

什么是彩虹表？
因为哈希算法相同的输入一定得到相同的输出，所以在某种程度上，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MD5一下就能反查到相似原始口令，然后再进行暴力枚举，就可以很轻松的反推出加密前的内容。
那么如何抵御彩虹表呢？可以对每个口令额外添加随机值，这种方法称之为：加盐（salt）。

//通过随机加"盐",解决彩虹表问题
public class Salt{
	public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
		//原始密码
		String passWord="daxigua2024";		
		//产生随机盐值
		String salt = UUID.randomUUID().toString().substring(0,4);		
		//创建基于SHA-1算法的消息摘要
		MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
		sha1.update(passWord.getBytes());
		sha1.update(salt.getBytes());
		//计算加密结果
		String digestHex = HashTools.bytesToHex(sha1.digest());
		System.out.println(digestHex);		
	}
}

注意：因为加盐是对每个加密的内容中添加额外的随机数，以确保加密内容的更加安全，这个随机性带来更强的安全形的同时也带来了加密内容的随机性，随机到的不同的盐值,加密后的结果天差地别，所以，牢记==“盐值”==是之后对该加密内容进行验证的关键所在！

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总结

• 哈希算法可用于验证数据完整性,具有防篡改检测的功能;
• 常用的哈希算法有MD5、SHA系列、RipeMD160等;
• 用哈希存储口令时要考虑彩虹表攻击。