第17讲 Hash 函数.
hash函数的特点
哈希函数是将任意大小的数据映射到固定大小的数据的函数。
它具有以下几个特点：
1.固定输出长度：哈希函数将输入数据映射为固定长度的哈希值。
无论输入数据的大小，哈希值的长度是固定的。
这使得哈希函数适用于需要固定长度标识的场景。
2.确定性：对于相同的输入，哈希函数总是产生相同的输出。
这意味着给定相同的数据，哈希函数的输出是确定性的，可以重现和验证。
3.高效计算：好的哈希函数应该能够在合理的时间内计算出哈希值。
对于大多数数据，哈希函数应该具有较低的计算复杂度，以提高处理效率。
4.雪崩效应：即使输入数据发生微小的变化，哈希函数的输出应该有较大的差异。
这种性质称为雪崩效应，确保输入数据的细微变化会导致哈希值的显著变化，增强了哈希函数的安全性和数据唯一性。
5.不可逆性：好的哈希函数应该是单向的，即无法从哈希值推导出原始输入数据。
这种不可逆性确保哈希函数在加密和数据安全方面的应用。
6.均匀分布：好的哈希函数应该能够将输入数据均匀分布到哈希值的范围内，以减少哈希冲突的可能性。
均匀分布的哈希函数有助于提高散列算法的效率和性能。
这些特点使得哈希函数在密码学、数据索引、唯一标识、数据完整性验证等领域得到广泛应用。
不同的哈希函数可能具有不同的特性，选择适合特定应用场景的哈希函数非常重要。
Hash函数
第3轮 以 [ABCD k s i]表示如下操作 A = B + ((A + H(B,C,D) + X[k] + T[i]) <<< s). Do the following 16 operations. [ABCD 5 4 33] [DABC 8 11 34] [CDAB 11 16 35] [BCDA 14 23 36] [ABCD 1 4 37] [DABC 4 11 38] [CDAB 7 16 39] [BCDA 10 23 40] [ABCD 13 4 41] [DABC 0 11 42] [CDAB 3 16 43] [BCDA 6 23 44] [ABCD 9 4 45] [DABC 12 11 46] [CDAB 15 16 47] [BCDA 2 23 48]
3、强无碰撞hash函数是单向的。 总之，Hash函数应该满足 1）由自变量求函数是容易的，反之是困难的。 2）寻找碰撞是困难的
四、Hash函数实例 MD5
MD：Merkle-Damgard结构 输入：任意长度的消息 输出：128位消息摘要 处理：以512位输入数据块为单位
L×512 bits=N ×32bits × K bits 报文
填充 (1 to 448 bits)
100…0
报文长度 (K mod 264)
512 bits
512 bits
512 bits
512 bits
Y0
512
Y1
512
Yq
512
YL-1
512
128
128 128 128
HMD5
IV CV1
HMD5
CVq
HMD5
CVL-1
哈希函数名词解释
哈希函数名词解释哈希函数(hash function)是解决密码学上的一个很有用的函数，它能将很多不同的信息结合成一个特征向量。
分组密码体制是数据加密和解密所采用的主要方法，是指把需要加密的文件分为若干组，每组给定一个加密密钥，对这些文件进行加密，其余部分对外宣称是无密文件。
这种方法安全性较高，但效率低下，因此，只在少数场合使用。
哈希函数也可用于对任意长度的数据块进行加密，例如，使用一个512位的字符数组，即可将信息长度扩展至32766位(1K字节)，因而使用计算机中的哈希函数对任意大小的信息块都可以进行加密，不再受限于密码长度。
哈希函数的基本原理是：根据文件或数据块的特征，生成一个32位的特征向量(公钥)，对该特征向量计算，得到两个32位的特征向量(私钥)。
这两个向量相减就是文件或数据块的密文，如果两个特征向量之和等于所要求的密文，那么这个文件或数据块就是被加密了的;否则就是未加密的。
当然，如果特征向量相减后的值不等于所要求的密文，则说明这个文件或数据块还没有被加密。
1.数据预处理方法。
一般分为三步进行：首先，计算数据的安全哈希值，称作SHA1(sha-1)值;其次，对哈希值和文件加密密钥进行比较，以确认哈希值的正确性;最后，用哈希值来加密数据，哈希值就是加密数据的公钥。
2.数据加密方法。
一般包括数据分组、密钥预处理、哈希函数三步：首先对分组数据进行加密;其次是对加密后的数据进行分组;第三步是选取一个具有足够密钥长度并且具有适当排列顺序的哈希函数对数据进行加密。
2.1.1.1.数据分组方法。
分组时，按哈希函数值的大小对分组后的数据块逐个编号，并且使用固定的哈希函数值，作为下一轮分组和计算哈希值的依据。
这样做，可以保证数据被加密的安全性和实现简单。
2.1.2.1.密钥预处理方法。
密钥预处理时，要按哈希函数值从大到小的顺序进行，先对大的密钥执行密钥变换，再将小密钥插入到大的密钥中去。
同时，由于密钥预处理使用了小密钥，为提高哈希值计算速度，要尽量降低小密钥长度，常用的密钥变换有“距离变换”和“数据变换”。
哈希函数的原理及应用
哈希函数的原理及应用哈希函数是将输入数据映射到固定长度的输出数据的一种函数。
它具有以下几个特点：确定性、高效、不可逆和均匀分布。
哈希函数的原理基于数学原理和位运算。
它将输入数据通过一系列操作转化为固定位数的哈希值。
哈希函数的设计要考虑尽量减小冲突的概率，即不同的输入数据得到相同的哈希值的概率尽量低。
常见的哈希函数有MD5、SHA-1和SHA-256等。
1.数据完整性验证：哈希函数常被用来验证数据在传输过程中是否被篡改。
发送方可以计算出数据的哈希值并一并发送给接收方。
接收方在接收到数据后重新计算哈希值并与发送方发送的哈希值进行比对，如果不一致则说明数据被篡改过。
2.数据加密：哈希函数是密码学中不可或缺的组成部分。
通过哈希函数，可以将明文消息转换为不可逆的哈希值，从而保护消息的机密性。
常用的密码哈希函数有MD5和SHA系列。
3.密码存储与验证：在用户注册和登录认证等场景中，哈希函数常被用来存储和验证用户密码。
通常使用带有“加盐”的哈希函数来存储用户密码，以增加密码的安全性。
4.唯一标识符生成：哈希函数可以将大范围的输入数据映射为固定长度的哈希值。
这种特性使得它可以用来生成唯一的标识符，如文件的唯一标识符、URL的短链接等。
5.数据分片与散列存储：哈希函数可以将大数据集分割成小数据块并散列存储。
这样做既能减少存储空间的占用，又能提高数据的检索效率。
例如，分布式存储系统中常用的一致性哈希算法就是通过哈希函数将数据分布到不同的节点上。
6.布隆过滤器：布隆过滤器是一种基于哈希函数的数据结构，用于快速判断一些数据是否属于集合中。
布隆过滤器通过哈希函数将元素映射到一个位向量中，并用多个不同的哈希函数来减小冲突的概率，从而提高查询效率。
总的来说，哈希函数是一种非常重要的技术，广泛应用在数据完整性验证、数据加密、标识符生成、数据存储和检索等领域。
在实际应用中，我们需要选择合适的哈希函数来满足我们的需求，并注意哈希函数的安全性和冲突概率。
python的hash函数
python的hash函数1. 概述在计算机科学中，散列函数（Hash Function）是将一个输入转换为固定长度的输出的一种函数。
Python中的哈希函数是一种将任意大小的数据映射为固定大小值的函数。
本文将深入探讨Python中的哈希函数及其应用。
2. 哈希函数的定义哈希函数是一种将输入值（称为键）映射为数字（称为哈希值或散列值）的函数。
哈希函数要满足以下条件： - 相同输入始终产生相同的输出 - 不同输入尽可能产生不同的输出 - 输出的范围应尽可能均匀分布3. Python中的哈希函数Python提供了多种哈希函数，常用的有以下几种：3.1 hash()hash()函数是Python内置的哈希函数，用于普通对象的哈希计算。
它将对象的内存地址转换成一个整数作为哈希值。
3.2 hashlib模块hashlib模块是Python标准库中的一个模块，提供了一些常用的哈希函数，包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
使用hashlib模块可以方便地进行文件校验、密码存储等操作。
3.3 uuid模块uuid模块提供了生成全局唯一标识符（Universally Unique Identifier）的功能。
UUID是一个128位的值，可以用不同的算法生成，常见的有基于时间戳和基于随机数的生成方式。
4. 哈希函数的应用哈希函数在计算机科学和软件开发中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：4.1 数据完整性校验哈希函数可用于校验数据的完整性。
发送方可以通过对数据进行哈希计算，生成一个哈希值，并将该哈希值随数据一起发送给接收方。
接收方在接收到数据后，同样对数据进行哈希计算，并将计算得到的哈希值与发送方发送的哈希值进行比较，以判断数据是否在传输过程中被篡改。
4.2 数据加密哈希函数常用于密码学中的数据加密。
将明文通过哈希函数计算得到哈希值，可以将敏感数据存储为其哈希值，从而避免明文数据泄露。
在验证密码时，只需要对用户输入的密码进行哈希计算，然后与存储的哈希值进行比较即可，而无需存储用户的明文密码，提高了安全性。
harsh函数-概述说明以及解释
harsh函数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述一下harsh函数是什么以及它的重要性和作用。
可以参考以下内容：概述：随着计算机科学的快速发展，数据安全和隐私保护变得尤为重要。
在这个数字化时代，我们需要一种可靠的方法来保护数据的完整性和安全性。
在这方面，hash函数扮演着至关重要的角色。
Hash函数是一种常见的密码算法，主要用于将数据转换为固定长度的字符串。
它通过对任意长度的数据应用哈希算法，生成一个唯一的哈希值。
这个哈希值可以用来验证数据的完整性，检测数据的变化和确定数据的唯一性。
在hash函数的世界里，harsh函数是一种特殊类型的hash函数，它具有许多独特的特点和优势。
与传统的hash函数相比，harsh函数不仅具有更高的效率和更低的冲突率，还可以提供更好的数据安全性和隐私保护。
harsh函数的工作原理是将输入数据通过一系列复杂而精确的计算，转换为一个唯一的哈希值。
这个哈希值具有不可逆的特性，即无法通过哈希值来恢复原始数据。
这种不可逆的特性使得harsh函数成为密码学中重要的工具，广泛应用于数字签名、数据验证、身份验证等各个领域。
此外，harsh函数还具有较低的碰撞概率，即不同的输入数据生成相同哈希值的概率非常低。
这使得harsh函数在数据完整性验证等关键应用场景中更加可靠。
另外，harsh函数还具有良好的计算性能和效率，使得它能够承担大规模数据处理的任务。
总的来说，harsh函数在确保数据安全性和完整性方面发挥着重要作用。
它的独特特性使其在各个领域得到广泛应用，同时也推动了数据安全和密码学的发展。
未来，随着计算机技术的不断进步，人们对于更加高效和安全的harsh函数算法的需求也将不断增加。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织架构和章节安排：在本文中，我将按照如下结构来阐述关于harsh函数的相关知识。
首先，我将在引言部分进行概述，简要介绍harsh函数的定义、背景和应用领域。
常用的哈希函数
常用的哈希函数1. 定义哈希函数（Hash Function）是一种将任意大小的数据映射到固定大小值的函数。
它接收输入数据，经过计算后生成一个固定长度的哈希值（也称为散列值或摘要）。
哈希函数具有以下特点：•输入数据可以是任意长度的•输出的哈希值长度固定•相同输入产生相同输出•不同输入产生不同输出•哈希值不能被逆向计算出原始输入2. 用途2.1 数据完整性校验哈希函数可以用于校验数据的完整性，确保数据在传输或存储过程中没有被篡改。
发送方在发送数据之前，通过计算数据的哈希值并将其附加到数据中。
接收方在接收到数据后，重新计算接收到数据的哈希值，并与附加的哈希值进行比较。
如果两个哈希值一致，则说明数据没有被篡改。
2.2 密码存储和验证在用户注册和登录系统时，通常需要对用户密码进行存储和验证。
为了保护用户密码，在存储时可以使用哈希函数对密码进行散列处理，并将散列后的结果存储在数据库中。
当用户登录时，系统会对用户输入的密码进行哈希处理，并与数据库中存储的散列值进行比较，以验证密码的正确性。
2.3 数据唯一标识哈希函数可以将数据映射为唯一的哈希值，用作数据的唯一标识符。
在分布式系统中，可以使用哈希函数将数据分配到不同的节点上，实现负载均衡和高效查询。
2.4 加密和数字签名哈希函数在加密和数字签名领域也有广泛应用。
例如，在数字证书中，哈希函数用于生成证书的签名，以确保证书的完整性和真实性。
在对称加密算法中，哈希函数用于生成消息认证码（MAC）来保证数据完整性。
3. 常见的哈希函数3.1 MD5（Message Digest Algorithm 5）MD5是一种广泛使用的哈希算法，它接收任意长度的输入，并输出128位（16字节）长度的哈希值。
MD5具有以下特点：•高度不可逆：无法通过已知的MD5值反推出原始输入•快速计算：对于给定输入，计算MD5值非常快速•冲突概率较高：由于固定输出长度限制，在大量数据中存在可能产生相同MD5值（冲突）的概率MD5的应用已经逐渐减少，因为其安全性较低。
h函数的使用
h函数的使用在计算机科学和数学领域，h函数是一种常见的函数，它在各种应用中发挥着重要的作用。
h函数的全称是哈希函数（Hash Function），它可以将任意长度的输入数据映射为固定长度的输出数据。
在本文中，我们将探讨h函数的使用及其在不同领域中的应用。
一、哈希函数的定义和特性哈希函数是一种将输入数据映射为固定长度输出数据的函数。
它具有以下特性：1. 输入数据的长度可以是任意的，但输出数据的长度是固定的。
2. 相同的输入数据将始终得到相同的输出数据。
3. 不同的输入数据尽可能得到不同的输出数据，以减少冲突的可能性。
4. 哈希函数的计算速度应尽可能快。
二、密码学中的应用在密码学中，h函数被广泛应用于消息摘要算法和数字签名等领域。
消息摘要算法通过h函数将任意长度的消息转换为固定长度的摘要，用于验证消息的完整性和一致性。
常见的消息摘要算法包括MD5、SHA-1和SHA-256等。
三、数据存储和索引在数据库和文件系统中，h函数被用于数据存储和索引。
通过将数据的关键信息映射为哈希值，可以快速地定位和检索数据。
例如，哈希表是一种常见的数据结构，它使用h函数将关键字映射为数组的索引，以实现高效的查找和插入操作。
四、数据完整性校验在网络传输和存储过程中，h函数可以用于数据完整性校验。
发送方可以通过计算数据的哈希值，并将其附加到数据中一起传输。
接收方在接收到数据后，可以重新计算哈希值，并与传输过程中的哈希值进行比较，以验证数据是否被篡改。
五、密码存储在用户认证和密码存储中，h函数被用于将用户密码转换为哈希值进行存储。
这样可以避免明文密码的存储，提高密码的安全性。
当用户进行认证时，系统会将用户输入的密码进行哈希运算，并与存储的哈希值进行比较，以验证密码的正确性。
六、数据分片和负载均衡在分布式系统中，h函数可以用于数据分片和负载均衡。
通过将数据的关键信息映射为哈希值，可以将数据分散存储在不同的节点上，实现数据的分布式存储和访问。
hash底层原理
hash底层原理Hash底层原理在计算机领域中，Hash是一种常见的数据结构，它通过对数据进行特定的转换，将一个大的数据集合映射为一个较小的唯一键值集合。
Hash是一种高效的搜索算法，可以降低数据的搜索时间，提高程序的运行效率。
下面我们将深入了解Hash的底层原理。
1. 哈希函数Hash的核心是哈希函数，它是将输入数据映射到唯一的输出值的函数。
通过哈希函数，我们可以将任意长度的数据转换为固定长度的哈希值。
哈希函数的设计直接影响到Hash的效率和准确性。
哈希函数要满足以下几个条件：（1）确定性：对于相同的输入数据，哈希函数总是返回相同的哈希值。
（2）唯一性：对于不同的输入数据，哈希函数返回的哈希值应该尽可能的唯一。
（3）高效性：哈希函数的计算时间应该尽可能的短。
（4）单向性：根据哈希值无法反推出原始数据。
2.哈希冲突哈希函数的设计决定了哈希冲突的可能性。
哈希冲突指的是不同的输入数据可能会产生相同的哈希值。
由于数据集合是无限的，而哈希值是有限的，所以哈希冲突是不可避免的。
哈希冲突的产生可能会造成数据的丢失或者覆盖已有的数据。
为了解决哈希冲突的问题，通常采用的方法有两种：开放地址法和链式地址法。
开放地址法是指在发生哈希冲突时，从当前位置向后探寻下一个未被占用的位置，直到找到一个空位为止。
这个方法可以保证所有的数据都存储在哈希表中，并且可以很快地定位到数据的位置。
但是对于插入删除操作时，需要移动大量的数据，这样会造成性能上的损失。
链式地址法是指在每个哈希值的位置上存储一个链表或者其他的数据结构，将所有哈希值相同的数据存储在同一个链表中。
这种方法可以很好的处理哈希冲突的问题，而且可以实现高效的插入和删除操作。
但是对于定位数据的操作，需要遍历整个链表，这样会影响查询的效率。
3. 哈希表哈希表是利用哈希函数实现的数据集合。
它由一个数组和哈希函数组成。
数组的下标表示哈希值，数组的每一个元素存储一个数据项。
哈希函数用来将数据存储到相应的位置上。
hash 用法
hash 用法
Hash 用法指的是在计算机科学中对于 hash 函数的使用方式。
Hash 函数是将输入数据映射为固定长度的输出数据的算法。
常见的 hash 用法包括：
1. 数据完整性验证：可使用 hash 函数对传输的数据进行计算hash 值，并在接收端验证数据完整性。
若接收到的 hash 值与
传输的值匹配，则说明数据未被篡改。
2. 数据加密：可使用 hash 函数对密码进行加密。
将密码输入hash 函数，得到的输出值作为加密后的密码。
此时，只有知
道原始密码的人才能通过 hash 函数计算出正确的 hash 值。
3. 数据索引：可使用 hash 函数对大量数据进行索引。
通过将
数据的特征使用 hash 函数转化为 hash 值，将其保存在索引中，便于快速查找或对比。
4. 唯一标识符生成：可使用 hash 函数根据输入的数据生成唯
一的标识符。
通常用于分布式系统中，确保生成的标识符在全局范围内是唯一的。
4. 密码储存：hash 用于储存用户密码，在输入密码时，将用
户提供的密码使用 hash 函数计算 hash 值，然后与储存的密码hash 值进行比较。
这样，即使储存的 hash 值泄露，攻击者也
无法还原出用户的真实密码。
需要注意的是，不同的 hash 算法适用于不同的情景，且存在一定的安全性和性能考量。
常见的 hash 算法包括 MD5、SHA-1、SHA-256 等。
在选择使用 hash 函数时，应根据具体需求和要求来进行选择。
hash函数的作用
hash函数的作用哈希函数是数据加密和数据验证的重要工具，它可以将任意长度的数据（明文）转换为一个具有固定长度的密文，保障信息在传输和储存过程中的完整性和安全性。
哈希函数的作用如下：1.数据完整性检查：哈希函数能够通过对明文进行计算，生成一个具有固定长度的密文，这个密文是唯一的，当明文出现改动时，哈希值也会发生改变，这样就可以通过验证哈希值来检查数据是否完整、正确，防止数据被篡改。
例如，常见的云存储服务，为了保障用户上传数据的完整性，会在上传时计算数据的哈希值（MD5、SHA-1等），并将其送给用户。
用户在下载时，也会计算下载数据的哈希值，与上传时得到的哈希值进行比对，如果相同则说明数据没有修改，若不同则说明数据被篡改了。
2.数字签名：哈希函数可以对数据进行数字签名，为数据提供认证、防篡改的能力。
数字签名是用于保证信息的真实来源和完整性的机制，运用数字签名技术，一个实体可以向另一个实体发送其真实身份以及一个消息的数字签名，保证消息的完整性和来源的真实性。
例如，数字证书中用到的哈希算法，通过对证书中的公钥进行哈希运算，得到一个唯一的签名值，这个签名值就是证书的数字签名，可以用来验证证书的真实性和完整性，从而保障通讯过程的安全。
3.哈希表：哈希表是一种高效的数据结构，能够快速地查找和访问数据。
哈希函数可以将数据映射为一个固定长度的索引，使得数据可以快速被查找和访问。
例如，哈希函数可以用于实现字典（词典）等数据结构，用户输入的单词可以通过哈希函数计算一个唯一的索引，然后根据索引就可以快速得到单词的定义信息。
4.密码系统：哈希函数可以实现密码转换，将用户输入的密码转换为加密后的形式，从而确保用户密码的安全性。
例如，在密码登录系统中，需要将用户的密码进行加密存储，以免用户密码被泄露而导致安全问题。
常见的加密哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-2等。
总之，哈希函数是信息安全领域中不可或缺的工具，其内在的真实性保证、数据压缩、散列均匀性和碰撞概率等特性为信息安全提供了重要的保障。
python中的hash函数
python中的hash函数在Python中，hash函数用于将任意大小的数据映射到固定大小的哈希值。
Python中的hash函数广泛应用于散列算法、数据结构（例如字典和集合）、加密和数据完整性验证等领域。
Python中的hash函数有以下几种：1. hashhash(函数是Python的内置函数，用来获取对象的哈希值。
哈希值是一个整数，如果两个对象使用该函数得到的哈希值相同，那么它们的内容也应该相同。
哈希函数的返回值是不可变的，相同输入的哈希值会始终保持一致。
2. hashlib模块hashlib模块提供了一系列哈希算法，包括MD5、SHA1、SHA256等。
这些算法都是安全的哈希函数，用于数据完整性校验、密码存储等应用场景。
3.一些数据结构中的哈希函数在Python的字典和集合中，元素的存储位置是根据元素的哈希值来确定的，所以在使用这些数据结构时会调用元素的__hash__(方法来获取哈希值。
为了保证元素的唯一性和正确的查找操作，元素的哈希函数需要满足以下要求：-对于相同的对象，哈希函数应该始终返回相同的哈希值；-对于不同的对象，哈希函数应该尽可能返回不同的哈希值，以减少哈希碰撞的概率。
4.哈希算法的应用哈希算法广泛应用于数据完整性校验和加密等领域。
在数据完整性校验中，通过对数据进行哈希计算，可以生成唯一的哈希值。
如果数据在传输过程中发生改变，哈希值也会发生变化，这样可以确保接收方检验到数据是否被篡改过。
在密码学中，哈希函数被用于存储用户密码的安全性验证。
密码经过哈希算法计算得到的哈希值被存储在数据库中，而不是明文存储用户的密码。
5.自定义哈希函数Python还支持使用自定义哈希函数来满足特定需求。
在实现自定义哈希函数时，需要注意以下几点：-哈希函数应该始终返回相同输入的相同哈希值；-哈希值应该在整个哈希空间中均匀分布，以降低哈希碰撞的概率。
总结：Python中的hash函数用于将任意大小的数据映射到固定大小的哈希值。
哈希Hash(散列函数)
Hash（散列函数）Hash，一般翻译做散列、杂凑，或音译为哈希，是把任意长度的输入（又叫做预映射pre-image）通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。
这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来确定唯一的输入值。
简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数基本概念编辑若结构中存在和关键字K相等的记录，则必定在f(K)的存储位置上。
由此，不需比较便可直接取得所查记录。
称这个对应关系f为散列函数(Hash function)，按这个事先建立的表为散列表。
对不同的关键字可能得到同一散列地址，即key1≠key2，而f(key1)=f(key2)，这种现象称碰撞。
具有相同函数值的关键字对该散列函数来说称做同义词。
综上所述，根据散列函数H(key)和处理冲突的方法将一组关键字映射到一个有限的连续的地址集（区间）上，并以关键字在地址集中的“象” 作为记录在表中的存储位置，这种表便称为散列表，这一映象过程称为散列造表或散列，所得的存储位置称散列地址。
若对于关键字集合中的任一个关键字，经散列函数映象到地址集合中任何一个地址的概率是相等的，则称此类散列函数为均匀散列函数(Uniform Hash function)，这就是使关键字经过散列函数得到一个“随机的地址”，从而减少冲突。
性质所有散列函数都有如下一个基本特性：如果两个散列值是不相同的（根据同一函数），那么这两个散列值的原始输入也是不相同的。
这个特性是散列函数具有确定性的结果。
但另一方面，散列函数的输入和输出不是一一对应的，如果两个散列值相同，两个输入值很可能是相同的，但不绝对肯定二者一定相等（可能出现哈希碰撞）。
输入一些数据计算出散列值，然后部分改变输入值，一个具有强混淆特性的散列函数会产生一个完全不同的散列值。
[1]典型的散列函数都有无限定义域，比如任意长度的字节字符串，和有限的值域，比如固定长度的比特串。
hash原理
hash原理
哈希（hash）是一种将任意长度的数据映射为固定长度散列值
的算法。
它的主要原理是通过对输入数据进行各种数学运算，生成一个唯一的固定长度的字符串，该字符串通常称为哈希值或散列值。
在哈希算法中，输入的数据可以是任意长度的二进制串，其中包括数字、文本、文件等。
通过哈希函数对输入的数据进行处理，即可得到一个固定长度的哈希值，该哈希值具有以下特点：
1. 哈希值是固定长度的。
不论输入数据的长度如何，哈希函数都会生成一个相同长度的哈希值。
这种长度固定的特性使得哈希算法在数据存储、数据比对等场景中非常有用。
2. 哈希值具有唯一性。
即使输入数据只有微小的差异，所生成的哈希值也会完全不同。
这种唯一性的特性使得哈希算法可以用于数据校验、数据完整性验证等场景中。
3. 哈希值不能被逆向解密。
由于哈希函数是单向函数，即无法通过哈希值逆向推导原始数据内容。
这种不可逆性的特性保障了数据的安全性，特别是在密码学中常常使用哈希算法来存储用户密码。
在实际应用中，哈希算法广泛应用于数据完整性校验、密码存储、数据快速查找等场景。
常见的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
值得注意的是，由于计算能力的不断提高，
部分较为简单的哈希算法已经被证明为不够安全，因此在实际
应用中需要选择更加强大的哈希算法来保障数据的安全性和完整性。
Hash函数
Hash函数概念将任意长度的输⼊变换为固定长度的输出的不可逆的单向密码体制Hash函数在数字签名和消息完整性检测等⽅⾯有着⼴泛的应⽤Hash函数同时是⼀种具有压缩特性的单向函数，其像通常称为数字指纹，消息摘要或散列值。
散列值的⽣成过程可以表⽰为h = H(M)其中h是定长的散列值，H是哈希函数，M是⼀个变长消息散列函数主要⽤于消息认证和数字签名，因此需要具备以下特性1. H可应⽤于任意长度的消息2. H产⽣定长的输出3. 对任意给定的消息x，计算H(x)⽐较容易，⽤硬件软件均可实现4. 单向性：对任意给定的散列值h，找到满⾜H(x) = h 的x在计算上是不可⾏的5. 抗弱碰撞性：对任意给定的消息x，找到x != y并且H(x) = H(y)的消息y在计算上是不可⾏的6. 抗强碰撞性：找到任何满⾜H(x) = H(y) 的偶对（x,y）在计算上是不可⾏的性质2是哈希函数的基本特性，性质3是哈希函数的可⽤性，性质4，5，6是哈希函数为满⾜不同应⽤⽽需具备的基本安全性质应⽤数字签名由于消息散列值通常⽐消息本⾝短的多，因此对消息散列值进⾏数字签名在处理上⽐对消息本⾝进⾏签名要⾼效的多。
⽣成程序或⽂档的数字指纹hash函数可以⽤来保证消息的完整性。
⾸先，通过哈希函数变换得到程序或⽂档的散列值，然后将散列值存储，对程序或⽂档进⾏定时的检测，与已存储的散列值进⾏⽐较，以此来实现完整性验证。
⽤于安全传输和⽤户⼝令⽤于保存⽤户登陆⼝令（密码），通过⽤户id及⼝令⽣成相应的散列值，然后保存，⽤户在进⼊系统输⼊⼝令时，⽣成散列值与存储的散列值进⾏⽐较，这样可以确保⽤户⼝令不被管理员或攻击者获取到哈希算法消息认证消息认证的作⽤主要有两个：⼀个是验证信息来源的真实性，⼀般称之为信息源认证；另⼀个是验证消息的完整性消息认证码（MAC）利⽤消息和双放共享的密钥通过认证函数来⽣成⼀个固定长度的短数据块，并将该数据块附加在消息后⽐如发送⽅A和接收⽅B共享密钥K，若A向B发送消息M，则MAC = C(K,M) ，其中C是认证函数，MAC是消息认证码(a)为明⽂传输，（b）为先计算MAC后，将MAC数据块附加在M信息后进⾏加密传输，（c）为先将M进⾏加密，再⽣成MAC，并附在消息块后进⾏传输基于哈希的消息认证码HMAC是实际应⽤中使⽤最多的⽅案，如SSL就使⽤HMAC来实现消息认证功能。
哈希函数的含义
哈希函数的含义哈希函数（Hash Function）是一种用于加密、检索、索引和验证数据完整性的算法。
它接收一个输入数据（通常是一段文本），并输出一个固定长度、不可逆的哈希值作为结果。
这个哈希值通常被用于代表输入数据。
哈希函数主要用于密码学、数据结构、网络安全等领域。
1. 哈希函数是一种单向函数。
即从哈希值无法推算出原始输入数据。
2. 不同的输入数据会产生不同的哈希值，相同的输入数据产生相同的哈希值。
3. 哈希值的长度是固定的，通常是32位或64位。
4. 即使输入数据的长度不同，生成的哈希值长度是一样的。
哈希函数的应用非常广泛，在计算机领域中常用的应用包括：1. 数据加密：哈希函数可以用来对明文进行加密。
将明文输入哈希函数中，产生的哈希值便可以作为密文，用以保护数据的隐私性。
2. 数据完整性检测：通过对数据进行哈希运算，得到一段固定长度的哈希值。
如果数据被篡改，哈希值也会发生变化，从而实现对数据完整性的检查。
3. 数据索引：哈希函数可以将数据映射到一个固定范围的哈希表中。
这样可以快速地在哈希表中查找、删除、修改数据。
4. 身份验证：将用户的密码进行哈希运算，得到一段哈希值保存在数据库中。
当用户输入密码时，将其通过哈希函数运算后，再与数据库中保存的哈希值进行比较，以验证用户身份。
哈希函数主要包括MD5、SHA1、SHA256等。
MD5和SHA1已经被证明是不安全的，因为它们易于被暴力破解。
所以，在安全性要求较高的场合，通常使用SHA256等更安全的哈希函数。
哈希函数是一种十分重要的算法，它在加密、数据完整性检测、数据索引、身份验证等领域都有着广泛的应用。
也需要注意选择安全可靠的哈希函数，以保证数据的安全性。
哈希函数也常常用于信息摘要和数字签名等领域，以防止信息被篡改或冒充。
信息摘要是指通过哈希函数将任意长度的信息变换成固定长度的哈希值，并且只由信息摘要的接收方能够验证消息的完整性和真实性。
数字签名则是一种能够保证文档的完整性和真实性的保障措施，其中哈希值和消息的签名密钥一起被应用于对消息进行数字签名，以保证消息的真实不被篡改。
c语言hash函数
c语言hash函数C语言中的hash函数是一种常用的算法，用于将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值。
哈希函数的设计是计算机科学中的一个重要问题，它在数据结构、密码学、信息检索等领域有广泛的应用。
哈希函数的核心思想是将数据通过某种算法转换成一个固定长度的哈希值，该哈希值可以用来表示原始数据。
在C语言中，哈希函数通常是通过对原始数据进行一系列的位运算、数学运算和逻辑运算来实现的。
一个好的哈希函数应该具备以下几个特点：1.一致性：对于相同的输入，哈希函数应该始终产生相同的输出。
2.高效性：哈希函数应该在很短的时间内计算出哈希值，不应该消耗过多的计算资源。
3.均匀性：哈希函数应该能够将不同的输入均匀地映射到哈希空间中的不同位置，避免产生冲突。
4.不可逆性：哈希函数应该是单向的，即从哈希值无法反推出原始输入。
在实际应用中，我们常常使用哈希函数来实现数据的索引和查找。
例如在散列表中，哈希函数将关键字映射到数组中的位置，从而实现高效的查找操作。
另外，在密码学中，哈希函数也被用于保护数据的完整性和安全性。
当我们要存储敏感信息时，可以先对数据进行哈希处理，然后存储哈希值，从而避免原始数据的泄露。
在C语言中，有很多常用的哈希函数算法，比如MD5、SHA-1、CRC等。
这些算法都有自己独特的设计思想和实现方式。
例如，MD5算法通过对输入数据进行分组、位运算和循环操作，最终产生一个128位的哈希值。
而SHA-1算法则采用了更复杂的位运算和逻辑运算，生成一个160位的哈希值。
除了这些已有的哈希函数算法，我们也可以根据具体的应用场景自己设计哈希函数。
设计一个好的哈希函数需要考虑到输入数据的特点和要求，以及哈希值的分布情况。
在设计过程中，可以采用一些常见的技巧，比如取模运算、位运算和乘法等，以保证哈希函数的性能和效果。
总结起来，C语言中的哈希函数是一种重要的算法，它在数据处理和安全保护中有着广泛的应用。
好的哈希函数能够快速、准确地计算出哈希值，并具备一致性、高效性、均匀性和不可逆性等特点。
hash函数的主要作用
hash函数的主要作用Hash函数的主要作用Hash函数，又称哈希函数，是一种将任意长度的消息压缩到一个固定长度的消息摘要的算法。
它的主要作用是用于数据加密、数据校验、数据索引和数据比较等领域。
今天我们将深入探讨Hash函数的主要作用。
数据加密Hash函数可以用于数据加密，将明文数据通过Hash算法转换成不可逆的密文数据。
这种加密方式被称为Hash加密，它的主要作用是保护数据安全，防止数据被篡改和窃取。
Hash加密通常用于密码学中，如用户密码、数字签名等。
数据校验Hash函数也可以用于数据校验，验证数据的完整性和一致性。
在数据传输过程中，可能会受到数据篡改、数据丢失、数据重复等问题，这时我们可以使用Hash函数对数据进行校验。
如果接收方收到的Hash值与发送方发送的Hash值一致，则说明数据没有被篡改，否则说明数据被篡改了。
数据索引Hash函数还可以用于数据索引，提高数据访问和查询的效率。
在数据库中，我们可以使用Hash函数对数据进行Hash索引，将数据存储在Hash表中，以便快速查询和访问。
Hash索引的主要作用是提高查询效率，减少查询时间，是数据库优化的一种重要方式。
数据比较Hash函数还可以用于数据比较，判断两个数据是否相同。
在信息安全领域中，我们可以使用Hash算法对文件进行Hash值计算，以便比较两个文件是否相同。
如果两个文件的Hash值相同，则说明两个文件内容相同，否则说明文件内容不同。
总结Hash函数的主要作用包括数据加密、数据校验、数据索引和数据比较等领域。
Hash函数是一种重要的技术，它可以保护数据安全、提高数据访问效率、验证数据完整性和一致性。
在实际应用中，我们需要根据不同的场景选择合适的Hash算法，以便实现最佳的效果。
哈希函数的概念和特点
哈希函数的概念和特点哈希函数是一种将任意长度的消息映射到固定长度的哈希值（消息摘要）的函数。
它通常被用于确保数据的完整性和安全性，因为无论输入数据的大小如何，哈希函数都会生成一个具有相同固定长度的输出值。
哈希函数常见的应用场景有密码学、数据索引、安全随机数生成等。
1.定长输出：哈希函数的输出值是固定长度的，不受输入数据长度的影响。
这使得哈希函数可以适应不同长度的输入数据，且输出值可以作为数据的指纹进行比对，从而保证数据的完整性。
2.唯一性：对于不同的输入数据，哈希函数应该生成不同的哈希值。
如果两个不同的数据生成了相同的哈希值，称为哈希冲突。
哈希冲突可能导致数据损坏和不可预测的结果，因此好的哈希函数应该尽量避免哈希冲突。
3.不可逆性：哈希函数的输出值不能反向推导出输入数据。
这种特性可以保护数据的隐私和安全。
4.高速性：好的哈希函数应该具有高效的计算速度，能够在较短的时间内生成哈希值。
在实际应用中，常用的哈希函数包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
它们的输出值长度不同，以SHA-256为例，它生成的哈希值长度为256位，输出值的位数越高，生成的哈希值就越安全，但同时也会影响计算速度。
除了哈希函数的常见特点外，还有一些特殊的哈希函数，例如加盐哈希函数和逆向哈希函数。
加盐哈希函数是一种在哈希值中添加额外的随机数据“盐”，以增加哈希值的复杂度，从而对抗暴力破解和彩虹表攻击。
这种哈希函数常用于保护用户密码，在用户输入密码时，将用户提供的密码和随机生成的“盐”值一起进行哈希，再将哈希值存储在数据库中。
逆向哈希函数则是一种反向操作哈希函数的方法，它可以通过对输出值进行数学计算得到输入数据。
逆向哈希函数可用于恢复密码和破解加密数据，因此，好的哈希函数应该能够抵御逆向哈希函数的攻击。
总之，哈希函数是一种常见的数据加密和完整性验证方法，它通过将任意长度的数据转换为固定长度的指纹来保护数据的安全性。
在实际应用中，我们需要选择适当的哈希函数，根据应用场景来确定哈希值的长度和是否需要添加盐等额外处理。
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Hash函数的安全性
生日攻击法
分别把消息m和M表示成r和R个变形的消息
Hash函数的安全性
生日攻击法
计算真消息m的变形与假消息M的变形发生碰撞的 概率 由于n比特长的散列值共有2n个，所以对于给定m 的变形mi和M的变形Mj，mi与Mj不碰撞的概率是 1-1/2n。由于M共有R个变形，所以M的全部变形 都不与mi碰撞的概率是：
1 2 k 1 1 1 ...1 . 365 365 365
k人中至少有2人生日相同的概率为： 1 2 k 1 P(365, k ) 1 1 1 ...1 . 365 365 365
有P(365,23)=0.5073。即在23个人中，至少有两 个人生日相同的概率大于0.5，这个数字比人们 直观猜测的结果小得多，因而称为生日悖论。
Hash函数的安全性
生日攻击法 生日悖论原理可以用于构造对Hash函数 的攻击
设Hash函数值有n个比特，m是真消息，M 是伪造的假消息，分别把消息m和M表示成r 和R个变形的消息。消息与其变形消息具有 不同的形式，但有相同的含义。将消息表示 成变形消息的方法很多，例如增加空格、使 用缩写、使用意义相同的单词、去掉不必要 的单词等。
第8章 Hash 函数
Hash函数定义
数据安全 机密性 完整性 认证性 密码技术主要保证数据的机密性 Hash函数能保证数据的完整性和认证性
Hash函数定义
Hash函数常用来构造数据的短“指纹”：消息的 发送者使用所有的消息产生一个附件也就是短 “指纹”，并将该短“指纹”与消息一起传输给 接收者。 即使数据存储在不安全的地方，接收者重新计算 数据的指纹，并验证指纹是否改变，就能够检测 数据的完整性。这是因为一旦数据在中途被破坏， 或改变，短指纹就不再正确。
为了抵抗生日攻击，建议Hash值长度至少为128 比特.
8. 2 基于分组密码的Hash 函数
基于分组密码的CFB 工作模式的Hash 函数H 首先选取一个初始向量 令 然后计算
基于分组密码的CBC 工作模式的Hash 函数H 首先选取一个初始向量 令 然后计算
8.3 hash函数MD4
MD4是麻省理工学院教授Ronald Rivest于1990 年设计的一种信息摘要算法。它是一种用来测试 信息完整性的密码散列函数的实行。其摘要长度 为128位。这个算法影响了后来的算法如MD5、 SHA 家族和RIPEMD等。 MD5算法是1991年发布的一项数字签名加密算法， 它当时解决了MD4算法的安全性缺陷，成为应用 非常广泛的一种算法。
Hash函数作用
Hash函数最主要的作用于是用于鉴别，鉴 别在网络安全中起到举足轻重的地位。鉴 别的目的有以下两个：第一，验证信息的 发送者是真正的，而不是冒充的，同时发 信息者也不能抵赖，此为信源识别；第二， 验证信息完整性，在传递或存储过程中未 被篡改，重放或延迟等。
8.1Hash 函数的性质
Hash函数的安全性
对Hash函数的攻击是指寻找一对碰撞消息 的过程 与传统密码体制的攻击方式相比，对散列 函数的攻击方法主要有两种：
穷举攻击：它可以用于任何类型的散列函数的攻击， 最典型的方式就是所谓的“生日攻击”。采用生日攻 击的攻击者将产生许多明文消息，然后计算这些明文 消息的指纹（摘要），进行比较。
弱抗碰撞Hash函数（weakly collisionfree）
•
强抗碰撞Hash函数 （strongly collisionfree）
•
8. 1 Hash 函数的性质
hash函数在现代密码学中起着重要的作用，主要用于 对数据完整性和消息认证 压缩性：任意长度的数据，算出的摘要长度都固定。 容易计算：从原数据容易算出摘要。 抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个 字节，所得到的摘要都有很大区别。 弱抗碰撞：已知原数据和其摘要，想找到一个具有相 同摘要的数据（即伪造数据），在计算上是困难的。 强抗碰撞：想找到两个不同的数据，使它们具有相同 的摘要，在计算上是困难的。
利用散列函数的代数结构：攻击其函数的弱性质。通 常的有中间相遇攻击、修正分组攻击和差分分析攻击 等。
生日悖论（birthday paradox）
生日问题：假设每个人的生日是等概率的，每年 有365天，在k个人中至少有两个人的生日相同的 概率大于1/2，问k最小应是多少？ k人生日都不同的概率是：
1 1/ 2
n R
.
因为消息m共有r个变形，因此m的变 形与M的变形都不碰撞的概率是：
1 1 / 2
1 P(n) 1 1 n 2
rR
n rR
.
rRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2n
m的变形与M的变形发生碰撞的概率是：
1 e
.
Hash函数的安全性
生日攻击法
当r=R=2n/2时，P(n)=1e10.63。对于Hash值 长度为64比特的Hash函数，生日攻击的时间复杂 度约为232，所以是不安全的。
Hash函数定义
Hash函数定义：Hash函数是一个将任意长度的 消息（message）映射成固定长度消息的函数。 Hash函数是一个函数，它以一个变长的报文作为 输入，并产生一个定长的散列码，有时也称为报 文摘要，作为函数的输出。 Hash函数（hash function），或称为哈希函数、 散列函数。对于任何消息x ，将h(x)称为x的 Hash值、散列值、消息摘要（message digest）。
Hash函数的碰撞（collision） 设x、x’是两个不同的消息，如果 h(x)=h(x’) 则称x和x’是Hash函数h的一个（对）碰撞.
8. 1 Hash 函数的性质
Hash函数的分类
单向Hash函数（oneway）
• 给定一个Hash值y，如果寻找一个消息x，使得y=h (x) 是计算上不可行的，则称h是单向Hash函数. 任给一个消息x，如果寻找另一个不同的消息x’，使得 h(x) =h(x’)是计算上不可行的，则称h是弱抗碰撞Hash函 数. 如果寻找两个不同的消息x和x’，使得h(x)=h(x’)是计算 上不可行的，则称h是强抗碰撞Hash函数.