我是灼灼，一只初学Java的大一金渐层。
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哈希算法
MD5加密的底层是由哈希算法来实现的
内容来自廖雪峰官方Java教程
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哈希算法（Hash）又称摘要算法（Digest），它的作用是：对任意一组输入数据进行计算，得到一个固定长度的输出摘要。
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哈希算法最重要的特点就是：
相同的输入一定得到相同的输出；
不同的输入大概率得到不同的输出。 -
哈希算法的目的就是为了验证原始数据是否被篡改。
Java字符串的hashCode()就是一个哈希算法，它的输入是任意字符串，输出是固定的4字节int整数：
"hello".hashCode(); // 0x5e918d2
"hello, java".hashCode(); // 0x7a9d88e8
"hello, bob".hashCode(); // 0xa0dbae2f
两个相同的字符串永远会计算出相同的hashCode，否则基于hashCode定位的HashMap就无法正常工作。这也是为什么当自定义一个class时，覆写equals()方法时必须正确覆写hashCode()方法。
哈希碰撞
哈希碰撞是指，两个不同的输入得到了相同的输出：
"AaAaAa".hashCode(); // 0x7460e8c0
"BBAaBB".hashCode(); // 0x7460e8c0
碰撞不能避免，碰撞是一定会出现的；
因为输出的字节长度是固定的，String的hashCode()输出是4字节整数，最多只有4294967296种输出，但输入的数据长度是不固定的，有无数种输入。所以，哈希算法是把一个无限的输入集合映射到一个有限的输出集合，必然会产生碰撞。
碰撞不可怕，应该担心的不是碰撞，而是碰撞的概率，因为碰撞概率的高低关系到哈希算法的安全性。
一个安全的哈希算法必须满足：
- 碰撞概率低；
- 不能猜测输出。
这是指，输入的任意一个bit的变化会造成输出完全不同，这样就很难从输出反推输入（只能依靠暴力穷举）。
安全的哈希算法从输出是看不出任何规律的；
常用的哈希算法有：
| 算法 | 输出长度（位） | 输出长度（字节） |
|---|---|---|
| MD5 | 128 bits | 16 bytes |
| SHA-1 | 160 bits | 20 bytes |
| RipeMD-160 | 160 bits | 20 bytes |
| SHA-256 | 256 bits | 32 bytes |
| SHA-512 | 512 bits | 64 bytes |
根据碰撞概率，哈希算法的输出长度越长，就越难产生碰撞，也就越安全。
Java标准库提供了常用的哈希算法，并且有一套统一的接口。
以MD5算法为例，观察如何对输入计算哈希：
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建一个MessageDigest实例:
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 反复调用update输入数据:
md.update("Hello".getBytes("UTF-8"));
md.update("World".getBytes("UTF-8"));
byte[] result = md.digest(); // 16 bytes: 68e109f0f40ca72a15e05cc22786f8e6
System.out.println(new BigInteger(1, result).toString(16));
}
}
Md5加密四步走！
使用MessageDigest时，首先根据哈希算法获取一个MessageDigest实例，然后，反复调用update(byte[])输入数据。当输入结束后，调用digest()方法获得byte[]数组表示的摘要，最后，把它转换为十六进制的字符串。
哈希算法的用途
因为相同的输入永远会得到相同的输出，因此，如果输入被修改了，得到的输出就会不同。
在网站上下载软件的时候，经常可以看到下载页显示的哈希；
Q：如何判断下载到本地的软件是原始的、未经篡改的文件？
A：只需要计算一下本地文件的哈希值，再与官网公开的哈希值对比，如果相同，说明文件下载正确，否则，**说明文件已被篡改**。
哈希算法的另一个重要用途是存储用户口令。如果直接将用户的原始口令存放到数据库中，会产生极大的安全风险。
数据库管理员能够看到用户明文口令；
数据库数据一旦泄漏，黑客即可获取用户明文口令。
Q：不存储用户的**原始口令**（例如原始密码123456），应如何对用户进行认证？
A：方法是存储用户口令的哈希，例如MD5。
在用户输入原始口令后，系统计算用户输入的原始口令的**MD5**并与数据库存储的MD5对比，如果一致，说明口令正确，否则，口令错误。
因此，数据库存储用户名和口令的表内容中，口令即密码存储的是Md5加密后的值;
这样，数据库管理员看不到用户的原始口令。即使数据库泄漏，黑客也无法拿到用户的原始口令。想要拿到用户的原始口令，必须用暴力穷举的方法，一个口令一个口令地试，直到某个口令计算的MD5恰好等于指定值。
彩虹表攻击
使用哈希口令时，还要注意防止彩虹表攻击。
什么是彩虹表？如果只拿到MD5，从MD5反推明文口令，只能使用暴力穷举的方法。
如果有一个预先计算好的常用口令和它们的MD5的对照表，嘿嘿…
这个表就是彩虹表。如果用户使用了常用口令，黑客从MD5一下就能反查到原始口令;
即使用户使用了常用口令，也可以采取措施来抵御彩虹表攻击，方法是对每个口令额外添加随机数（扰乱加密后的口令），这个方法称之为加盐（salt）——
digest = md5(salt+inputPassword)
加盐的目的在于使黑客的彩虹表失效，即使用户使用常用口令，也无法从MD5反推原始口令。
SHA-1
SHA-1也是一种哈希算法，它的输出是160 bits，即20字节。
SHA-1是由美国国家安全局开发的，SHA算法实际上是一个系列，包括SHA-0（已废弃）、SHA-1、SHA-256、SHA-512等。
在Java中使用SHA-1，和MD5完全一样，只需要把算法名称改为"SHA-1"：
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建一个MessageDigest实例:
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
// 反复调用update输入数据:
md.update("Hello".getBytes("UTF-8"));
md.update("World".getBytes("UTF-8"));
byte[] result = md.digest(); // 20 bytes: db8ac1c259eb89d4a131b253bacfca5f319d54f2
System.out.println(new BigInteger(1, result).toString(16));
}
}
类似的，计算SHA-256，需要传入名称"SHA-256"，计算SHA-512，需要传入名称"SHA-512"。Java标准库支持的所有哈希算法可以在这儿查到。
注意：MD5因为输出长度较短，短时间内破解是可能的，目前已经不推荐使用。
总结
哈希算法可用于验证数据完整性，具有防篡改检测的功能；
常用的哈希算法有MD5、SHA-1等；
用哈希存储口令时要考虑彩虹表攻击。
以上就是哈希算法的全部内容啦！
再见~
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谢谢鸭~
初次编写于2021/2/18日；