【Java小工匠】消息摘要--概述

1、消息摘要概述

  数据摘要算法是密码学算法中非常重要的一个分支，它通过对所有数据提取指纹信息以实现数据签名、数据完整性校验等功能，由于其不可逆性，有时候会被用做敏感信息的加密。

2、消息摘要算法特点

2.1 变成输入、定长输出

无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如应用MD5算法摘要的消息有128个比特位，用SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出。

2.2 输入不同、摘要不同，输入相同、摘要相同

只要输入的消息不同，对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同；但相同的输入必会产生相同的输出。这正是好的消息摘要算法所具有的性质：输入改变了，输出也就改变了；两条相似的消息的摘要确不相近，甚至会大相径庭。从理论上来说，不管使用什么样的摘要算法，必然存在2个不同的消息，对应同样的摘要。因为输入是一个无穷集合，而输出是一个有限集合，所以从数学上来说，必然存在多对一的关系。但是实际上，很难或者说根本不可能人为的造出具有同样摘要的2个不同消息。

2.3 单向、不可逆、散列值不同、原始值不同

消息摘要是单向、不可逆的。只能进行正向的信息摘要，而无法从摘要中恢复出任何的原始消息，甚至根本就找不到任何与原信息相关的信息。当然，可以采用强力攻击的方法，即尝试每一个可能的信息，计算其摘要，看看是否与已有的摘要相同，如果这样做，最终肯定会恢复出摘要的消息。但实际上，要得到的信息可能是无穷个消息之一，所以这种强力攻击几乎是无效的。

2.4 “碰撞” 难找到

好的摘要算法，没有人能从中找到“碰撞”，虽然“碰撞”是肯定存在的。即无法找到两条不同消息，但是它们的摘要相同。

3、消息摘要的分类

（1）MD（Message Digest） 消息摘要算法
（2）SHA（Secure Hash Algorithm） 安全散列算法
（3）MAC（Message Authentication Code） 消息认证码算法

4、消息摘要用途

4.1、检查软件与数据是否被篡改

检查我们下载的软件是否被篡改过。很多软件，都会将软件通过单向散列值函数计算，将散列值公布自己在官网上。网盘4G文件秒传也是应用的次特性。

4.2、基于口令的加密

单向散列函数也被用于基于口令加密（Password Base Encryption PBE）
PBE的原理是将口令和盐（salt，通过随机数生成器生成）混合后计算其散列值。防御口令字典的攻击。

4.3、消息认证码

消息认证码是将“发送者和接收者直接的共享的密钥”和“消息” 进行混合后计算出散列值。使用消息认证码可以防止消息的错误、篡改、伪装。

4.4、数据签名

数据签名非常耗时，一般会对消息先进行摘要处理，处理后直接对象消息摘要信息进行述职签名。

4.5、伪随机数

密码技术中，所使用的随机数需要“不能根据过去的随机数数列，预测未来的随机数数列”这样的性质，可以利用单向哈希函数的性质。

4.6、一次性口令

使用单向哈希函数，可以构造一次性口令。一次性口令常被用于服务器和客户端的合法认证，在这种方式中，通过单向散列函数可以保证，口令只在通讯链路上传递一次，因此即使窃听者获取，也无法使用。

5. 散列算法破解

（1） 算法破解
已知数据A和消息的散列值，找到另外一个数据B和A的散列值相同。例如2005年2月，王小云破解SHA-1 算法。

算法破解

（2） 假破解
根据数据库查询散列值，查询数据对应的明文。数据树数据越多破解的概率越大，例如密码使用md5加密，因为密码长度一般都是1-8位的，所以数据库可以穷举这些值，提供逆向查询。

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