区块链中的密码学之hash算法（一）

<section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">前言</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p>        </p><p>        Hash算法我们可能早就听过，不仅仅应用在密码学领域。由于hash算法所体现的思想十分的满足我们的需求，比如可以把一个十分复杂的东西映射到另外一个较为简单的地方，所以很多地方都有应用。</p><p>                <br /></p><section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">1. 什么是hash算法？</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p>   </p><p>        Hash（哈希或散列，<span style="font-size: 15px;letter-spacing: 0.544px;background-color: rgb(255, 255, 255);">Hash Algorithm</span>）算法是信息技术领域非常基础也非常重要的技术。它能任意长度的二进制值（明文）映射为较短的固定长度的二进制值（Hash值），并且不同的明文很难映射为相同的Hash值。 </p><p><br /></p><p><span style="font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;">    </span><span style="font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;">   </span><span style="font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;">Hash算法的核心思想：<strong>基于内容进行编址或者命名</strong>。 </span></p><p><br /></p><section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">2. Hash算法的特点</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p><br /></p><p><span style="letter-spacing: 0.544px;background-color: rgb(255, 255, 255);font-size: 17px;">一个优秀的 hash 算法，将能实现：</span></p><p><span style="font-size: 15px;letter-spacing: 0.544px;background-color: rgb(255, 255, 255);"><br /></span></p><ul class=" list-paddingleft-2" style="list-style-type: circle;"><li><p>正向快速：给定明文和hash算法，在有限时间和有限资源内能计算出hash值。</p><p><br /></p></li><li><p>逆向困难：给定（若干）hash值，在有限时间内很难（基本不可能）逆推出明文。</p></li></ul><p><br /></p><ul class=" list-paddingleft-2" style="list-style-type: circle;"><li><p>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。</p></li></ul><p><br /></p><ul class=" list-paddingleft-2" style="list-style-type: circle;"><li><p>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）。 </p></li></ul><p><span style="font-size: 15px;letter-spacing: 0.544px;background-color: rgb(255, 255, 255);"><br /></span><br /></p><p>        如果给定一个明文前提下，难以找到碰撞的另一个明文，称为“<strong>弱抗碰撞性</strong>”；如果难以找到任意两个明文，发生碰撞，则称算法具有“<strong>强抗碰撞性</strong>”。 </p><p><br /></p><p><br /></p><section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">3. 流行的hash算法</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p><br /></p><p style="margin-bottom: 15px;max-width: 100%;min-height: 1em;font-size: 16px;letter-spacing: 0.544px;white-space: normal;background-color: rgb(255, 255, 255);line-height: 1.75em;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-size: 15px;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;">    </span><span style="max-width: 100%;font-size: 17px;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;">  </span></p><p style="margin-bottom: 15px;max-width: 100%;min-height: 1em;font-size: 16px;letter-spacing: 0.544px;white-space: normal;background-color: rgb(255, 255, 255);line-height: 1.75em;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-size: 17px;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;">      目前流行的 Hash 算法包括 MD5、SHA-1 和 SHA-2。</span></p><p>       MD是Message Digest的缩写。</p><p><br /></p><ul data-type="unordered-list" class=" list-paddingleft-2" style=""><li><p style="margin-bottom: 15px;max-width: 100%;min-height: 1em;line-height: 1.75em;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-size: 17px;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-weight: 700;color: inherit;">MD4</span>（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。</span></p></li><li><p style="margin-bottom: 15px;max-width: 100%;min-height: 1em;line-height: 1.75em;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-size: 17px;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-weight: 700;color: inherit;">MD5</span>（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"（强抗碰撞性参考上面的内容）。</span></p></li><li><p style="margin-bottom: 15px;max-width: 100%;min-height: 1em;line-height: 1.75em;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-size: 17px;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;"><span style="max-width: 100%;font-weight: 700;color: inherit;">SHA</span> （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"。</span></p></li></ul><p><br /></p><section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">4. hash算法的缺点</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p><br /></p><p>        一般而言，Hash需要较强的算力资源，所以算力很可能成为hash算法的瓶颈。一般选择进行hash算法的CPU需要较高的主频。</p><p><br /></p><section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">5. Hash算法与数字摘要之间的关系</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p><br /></p><p>        数字摘要的意思是对内容进行Hash运算，把运算结果作为唯一的值来代表之前的值。</p><p><br /></p><p>        根据前面所学习的内容，我们可以根据前面所学的hash函数的特点之一（抗碰撞性）来解决确保内容没有被篡改的问题。<br /></p><p><br /></p><p>        数字摘要是Hash算法的一个很重要的使用场景。当我们在网络上下载东西的时候，很可能被不法分子篡改，这个时候我们就可以对下载的资源进行数字摘要，这样当我们下载之后，通过把下载的文件进行Hash计算，把结果与数字摘要进行对比，就可以知道文件是否被篡改。<br /></p><p><br /></p><section class="xmt-style-block" data-style-type="1" data-tools="新媒体排版" data-id="12991"><section class="KolEditor" style="border-width: 0px;border-style: none;border-color: initial;padding: 0px;"><section style="text-align: center;margin-top:20px;"><section style="display: inline-block;width:20%;margin-right: -16px;"><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span></section><section class="title active" style="display: inline-block;padding: 3px 15px;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);color: rgb(28, 95, 195);font-size: 16px;font-weight: bold;vertical-align: middle;border-radius: 20px;"><p style="min-width: 1em;color:rgb(28,95,195);font-size: 16px;font-weight:bold;">6. 总结</p></section><section style="display: inline-block;width:20%;margin-left: -16px;"><span style="display: inline-block;width: 8px;height: 8px;border-radius: 100%;border-width: 1px;border-style: solid;border-color: rgb(28, 95, 195);vertical-align: middle;"></span><span style="display:inline-block;width: 80%;border-bottom:1px solid rgb(28,95,195);vertical-align: middle;"></span></section></section></section></section><p><br /></p><p>        今天我们学习了Hash算法的概念，特点，常用的Hash算法，Hash算法的特点以及Hash算法的应用（数字摘要）等内容。对其有了一个基本的了解。</p>