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散列函数是什么?

来源:未知     作者:重庆匿名科技    时间:2019-03-18 14:56:49

散列函数定义

Hash,一般翻译做散列、杂凑,或音译为哈希,就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,而不可能从散列值来唯一的确定输入值。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。

散列函数概念

散列的概念属于查找,它不以关键字的比较为基本操作,采用直接寻址技术。在理想情况下,查找的期望时间为O(1)。
hash函数就是把任意长的输入字符串变化成固定长的输出字符串的一种函数。输出字符串的长度称为hash函数的位数。
散列(Hashing)通过散列函数将要检索的项与索引(散列,散列值)关联起来,生成一种便于搜索的数据结构(散列表)。

散列函数应用

目前应用最为广泛的hash函数是SHA-1和MD5,大多是128位和更长。hash函数在现实生活中应用十分广泛。很多下载网站都提供下载文件的MD5码校验,可以用来判别文件是否完整,在一些BitTorrent下载中,软件将通过计算MD5检验下载到的文件片段的完整性,etc。

散列函数性质

确定性:哈希的散列值不同,那么哈希的原始输入也就不同。
不确定性:同一个散列值很有可能对应多个不同的原始输入。称为“哈希碰撞”。

散列函数特点。

易压缩:对于任意大小的输入x,Hash值的长度很小,在实际应用中,函数H产生的Hash值其长度是固定的。
易计算:对于任意给定的消息,计算其Hash值比较容易。
单向性:对于给定的Hash值,要找到使得在计算上是不可行的,即求Hash的逆很困难。在给定某个哈希函数H和哈希值H(M)的情况下,得出M在计算上是不可行的。即从哈希输出无法倒推输入的原始数值。这是哈希函数安全性的基础。
抗碰撞性:理想的Hash函数是无碰撞的,但在实际算法的设计中很难做到这一点。
有两种抗碰撞性:一种是弱抗碰撞性,即对于给定的消息,要发现另一个消息,满足在计算上是不可行的;另一种是强抗碰撞性,即对于任意一对不同的消息,使得在计算上也是不可行的。
高灵敏性:这是从比特位角度出发的,指的是1比特位的输入变化会造成1/2的比特位发生变化。消息M的任何改变都会导致哈希值H(M)发生改变。即如果输入有微小不同,哈希运算后的输出一定不同。
HASH主要用于信息安全领域中加密算法,它把一些不同长度的信息转化成杂乱的128位的编码里,叫做HASH值. 也可以说,hash就是找到一种数据内容和数据存放地址之间的映射关系。Hash算法在信息安全方面的应用主要体现在以下的3个方面:

文件校验

我们比较熟悉的校验算法有奇偶校验和CRC校验,这2种校验并没有抗数据篡改的能力,它们一定程度上能检测并纠正数据传输中的信道误码,但却不能防止对数据的恶意破坏。
MD5 Hash算法的"数字指纹"特性,使它成为目前应用最广泛的一种文件完整性校验和(Checksum)算法,不少Unix系统有提供计算md5 checksum的命令。

数字签名

Hash 算法也是现代密码体系中的一个重要组成部分。由于非对称算法的运算速度较慢,所以在数字签名协议中,单向散列函数扮演了一个重要的角色。对 Hash 值,又称"数字摘要"进行数字签名,在统计上可以认为与对文件本身进行数字签名是等效的。而且这样的协议还有其他的优点。

鉴权协议

如下的鉴权协议又被称作"挑战--认证模式:在传输信道是可被侦听,但不可被篡改的情况下,这是一种简单而安全的方法。

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