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散列 关于哈希函数你应该知道的东


散列 关于哈希函数你应该知道的东

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从输出的哈希值反推回输入，这从计算的角度是不可行的 。
• 来源：linux.cn • 作者：Mike Bursell • 译者：MCGA •
（本文字数：2695，阅读时长大约：4 分钟）
无论安全从业人员用计算机做什么，有一种工具对他们每个人都很有用：加密 哈希（散列）(hash)函数 。这听起来很神秘、很专业，甚至可能有点乏味，但是， 在这里，关于什么是哈希函数以及它们为什么对你很重要，我会作出一个简洁的解释 。
加密哈希函数，比如 SHA-256 或者 MD5，接受一组二进制数据（通常是字节）作为输入，并且对每个可能的输入集给出一个 希望唯一(hopefully unique)的输出 。对于任意模式的输入，给定的哈希函数的输出（“哈希值”）的长度都是一样的（对于 SHA-256，是 32 字节或者 256 比特，这从名字中就能看出来） 。最重要的是：从输出的哈希值反推回输入，这从计算的角度是 不可行的(implausible)（密码学家讨厌 “ 不可能(impossible)” 这个词） 。这就是为什么它们有时候被称作 单向哈希函数(one-way hash function) 。
但是哈希函数是用来做什么的呢？为什么“唯一”的属性如此重要？
唯一的输出在描述哈希函数的输出时，“ 希望唯一(hopefully unique)”这个短语是至关重要的，因为哈希函数就是用来呈现完全唯一的输出 。比如，哈希函数可以用于验证 你 下载的文件副本的每一个字节是否和 我 下载的文件一样 。你下载一个 Linux 的 ISO 文件或者从 Linux 的仓库中下载软件时，你会看到使用这个验证过程 。没有了唯一性，这个技术就没用了，至少就通常的目的而言是这样的 。
如果两个不同的输入产生了相同的输出，那么这样的哈希过程就称作“ 碰撞(collision)” 。事实上，MD5 算法已经被弃用，因为虽然可能性微乎其微，但它现在可以用市面上的硬件和软件系统找到碰撞 。
另外一个重要的特性是，消息中的一个微小变化，甚至只是改变一个比特位，都可能会在输出中产生一个明显的变化（这就是“ 雪崩效应(avalanche effect)”） 。
验证二进制数据哈希函数的典型用途是当有人给你一段二进制数据，确保这些数据是你所期望的 。无论是文本、可执行文件、视频、图像或者一个完整的数据库数据，在计算世界中，所有的数据都可以用二进制的形式进行描述，所以至少可以这么说，哈希是广泛适用的 。直接比较二进制数据是非常缓慢的且计算量巨大，但是哈希函数在设计上非常快 。给定两个大小为几 M 或者几 G 的文件，你可以事先生成它们的哈希值，然后在需要的时候再进行比较 。
通常，对哈希值进行签名比对大型数据集本身进行签名更容易 。这个特性太重要了，以至于密码学中对哈希值最常见的应用就是生成“数字”签名 。
由于生成数据的哈希值很容易，所以通常不需要有两套数据 。假设你想在你的电脑上运行一个可执行文件 。但是在你运行之前，你需要检查这个文件就是你要的文件，没有被黑客篡改 。你可以方便快捷的对文件生成哈希值，只要你有一个这个哈希值的副本，你就可以相当肯定这就是你想要的文件 。
下面是一个简单的例子：
$ shasum -a256 ~/bin/fop87227baf4e1e78f6499e4905e8640c1f36720ae5f2bd167de325fd0d4ebc791c  /home/bob/bin/fop如果我知道 fop 这个可执行文件的 SHA-256 校验和，这是由供应商（这个例子中是 Apache 基金会）提供的：
【散列 关于哈希函数你应该知道的东】87227baf4e1e78f6499e4905e8640c1f36720ae5f2bd167de325fd0d4ebc791c然后我就可以确信，我驱动器上的这个可执行文件和 Apache 基金会网站上发布的文件是一模一样的 。这就是哈希函数难以发生碰撞（或者至少是 很难通过计算得到碰撞）这个性质的重要之处 。如果黑客能将真实文件用哈希值相同的文件轻易的进行替换，那么这个验证过程就毫无用处 。
事实上，这些性质还有更技术性的名称，我上面所描述的将三个重要的属性混在了一起 。更准确地说，这些技术名称是：
  1. 抗原像性(pre-image resistance)：给定一个哈希值，即使知道用了什么哈希函数，也很难得到用于创建它的消息 。
  2. 抗次原像性(second pre-image resistance) ：给定一个消息，很难找到另一个消息，使得这个消息可以产生相同的哈希值 。


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