三分鐘讀懂摘要算法

摘要算法又稱哈希算法，它表示輸入任意長度的數據，輸出固定長度的數據，相同的輸入數據始終獲得相同的輸出，不一樣的輸入數據儘可能獲得不一樣的輸出。

Java中的Object.hashCode()方法就是一個摘要算法，它能夠輸入任意數據，它的輸出是一個int類型，即4個字節的固定長度數據，同時，相同的輸入會獲得相同的輸出，這也是重寫equals方法必須重寫hashCode方法的緣由。

因爲輸出的長度是固定且輸出的長度是不固定的，意味着兩個不一樣的輸入可能獲得相同的輸出，這就是碰撞問題。這就要求在設計Hash算法時，儘可能使得碰撞率低，並且不能猜想輸出，例如：hash("java1")="123456",hash("java2")="123457"，那麼咱們就能夠猜想出hash("java3")="123458"，也就是說一個安全的hash算法很難從輸出反推輸入，只能依靠暴力窮舉。

目前經常使用的摘要算法：

算法	輸出長度
MD5	128bit
SHA-1	160bit
SHA-256	256bit

MD5

MD5的用途

• 驗證文件完整性
• 存儲用戶口令

系統不用存儲用戶原始口令，而是存儲用戶原始口令的MD5，系統計算用戶輸入的原始口令的MD5並與數據存儲的MD5進行對比，若是相同，則說明口令正確，反之則說明口令錯誤。在使用MD5時咱們須要注意彩虹表攻擊，彩虹表就是預先存儲經常使用口令和對應MD5值，那麼黑客就能夠根據彩虹表反查MD5對應的密碼，因此爲了抵禦彩虹表攻擊咱們不能簡單的記錄原始口令的MD5值，而是對每一個口令額外添加隨機數salt，即md5(salt+password)。Java代碼以下：

// MD5的輸入是字節數組
  public static byte[] toMD5(byte[] input) {
        MessageDigest md = null;
        try {
            md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        md.update(input);
        return md.digest();
    }

    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        String str = "MD5摘要算法測試";
        byte[] r = toMD5(str.getBytes());
        // %x表示返回的是16進制，而32表示16個字節
        System.out.println(String.format("%32x", new BigInteger(1, r)));

        String salt = "random";
        byte[] digest = toMD5((str + salt).getBytes("UTF-8"));
        System.out.println(String.format("%32x", new BigInteger(1, digest)));
    }

SHA-1

SHA-1算法也是一種哈希算法，輸出160bit，它的同類型算法有SHA-256和SHA-512，輸出的長度分別是256bit和512bit。SHA-1在Java中使用同MD5相似：

public static byte[] sha(byte[] input) {
        MessageDigest md = null;
        try {
            md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        md.update(input);
        return md.digest();
    }

    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        String str = "SHA-1摘要算法測試";
        byte[] r = sha(str.getBytes());
        System.out.println(String.format("%040x", new BigInteger(1, r)));

    }

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