hash算法的作用是什么?

hash算法的作用是什么?
hash算法的作用是什么?

hash算法的作用是什么?
Hash,一般翻译做"散列",也有直接音译为"哈希"的,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.
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：
1) 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.它常被用在下面的2种情况下：
第一是文件传送后的校验,将得到的目标文件计算 md5 checksum,与源文件的md5 checksum 比对,由两者 md5 checksum 的一致性,可以从统计上保证2个文件的每一个码元也是完全相同的.这可以检验文件传输过程中是否出现错误,更重要的是可以保证文件在传输过程中未被恶意篡改.一个很典型的应用是ftp服务,用户可以用来保证多次断点续传,特别是从镜像站点下载的文件的正确性.
更出色的解决方法是所谓的代码签名,文件的提供者在提供文件的同时,提供对文件Hash值用自己的代码签名密钥进行数字签名的值,及自己的代码签名证书.文件的接受者不仅能验证文件的完整性,还可以依据自己对证书签发者和证书拥有者的信任程度,决定是否接受该文件.浏览器在下载运行插件和java小程序时,使用的就是这样的模式.
第二是用作保存二进制文件系统的数字指纹,以便检测文件系统是否未经允许的被修改.不少系统管理/系统安全软件都提供这一文件系统完整性评估的功能,在系统初始安装完毕后,建立对文件系统的基础校验和数据库,因为散列校验和的长度很小,它们可以方便的被存放在容量很小的存储介质上.此后,可以定期或根据需要,再次计算文件系统的校验和,一旦发现与原来保存的值有不匹配,说明该文件已经被非法修改,或者是被病毒感染,或者被木马程序替代.TripWire就提供了一个此类应用的典型例子.
更完美的方法是使用"MAC"."MAC" 是一个与Hash密切相关的名词,即信息鉴权码(Message Authority Code).它是与密钥相关的Hash值,必须拥有该密钥才能检验该Hash值.文件系统的数字指纹也许会被保存在不可信任的介质上,只对拥有该密钥者提供可鉴别性.并且在文件的数字指纹有可能需要被修改的情况下,只有密钥的拥有者可以计算出新的散列值,而企图破坏文件完整性者却不能得逞.
2) 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.
在这种签名协议中,双方必须事先协商好双方都支持的Hash函数和签名算法.
签名方先对该数据文件进行计算其散列值,然后再对很短的散列值结果--如Md5是16个字节,SHA1是20字节,用非对称算法进行数字签名操作.对方在验证签名时,也是先对该数据文件进行计算其散列值,然后再用非对称算法验证数字签名.
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：
首先,数据文件本身可以同它的散列值分开保存,签名验证也可以脱离数据文件本身的存在而进行.
再者,有些情况下签名密钥可能与解密密钥是同一个,也就是说,如果对一个数据文件签名,与对其进行非对称的解密操作是相同的操作,这是相当危险的,恶意的破坏者可能将一个试图骗你将其解密的文件,充当一个要求你签名的文件发送给你.因此,在对任何数据文件进行数字签名时,只有对其Hash值进行签名才是安全的.
3) 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.
需要鉴权的一方,向将被鉴权的一方发送随机串（"挑战"）,被鉴权方将该随机串和自己的鉴权口令字一起进行 Hash 运算后,返还鉴权方,鉴权方将收到的Hash值与在己端用该随机串和对方的鉴权口令字进行 Hash 运算的结果相比较（"认证"）,如相同,则可在统计上认为对方拥有该口令字,即通过鉴权.
散列算法长期以来一直在计算机科学中大量应用,随着现代密码学的发展,单向散列函数已经成为信息安全领域中一个重要的结构模块,我们有理由深入研究其设计理论和应用方法.