什么是Hash算法？Hash算法有哪些？

Hash算法是一种将任意长度的输入数据通过数学运算转化为固定长度输出的算法。这个固定长度的输出通常被称为“哈希值”或“散列值”。哈希算法的设计目的是为了解决数据快速查找、数据完整性校验、数据加密等问题。

什么是Hash？

Hash也称散列、哈希，对应的英文都是Hash。基本原理就是把任意长度的输入，通过Hash算法变成固定长度的输出。这个映射的规则就是对应的Hash算法，而原始数据映射后的二进制串就是哈希值。活动开发中经常使用的MD5和SHA都是历史悠久的Hash算法。

一、Hash算法的主要特性

1.固定输出长度：无论输入数据的长度是多少，hash算法的输出都是固定长度的。其中，SHA-256算法的输出总是256位。

2.高效计算：计算hash值的过程应该是十分快速的，即使对于很大的数据也能迅速计算出对应的hash值。

3.不可逆性：给定一个hash值，无法通过反向计算出原始输入数据，这种特性使得hash算法适用于数据加密和密码学应用。

4.抗碰撞性：不同的输入数据生成相同hash值的概率很低（虽然理论上可能，但实际应用中极少发生）。这是hash算法在确保数据完整性时的关键特性。

二、常见的Hash算法

1.MD5（MessageDigestAlgorithm5）：

特点：产生128位的hash值，曾经广泛用于数据校验和密码存储，但由于发现存在严重的安全漏洞，已不再推荐用于加密目的。

应用：文件完整性校验（现在通常作为冗余校验手段）。

2.SHA-1（SecureHashAlgorithm1）：

特点：产生160位的hash值，SHA-1比MD5稍强，但仍存在已知的碰撞攻击风险，不再推荐用于安全应用。

应用：早期的数字签名和证书（现已逐步被替换）。

3.SHA-256：

特点：产生256位的hash值，是SHA-2家族的一部分，具有更高的安全性，目前广泛用于加密货币、SSL/TLS证书等领域。

应用：比特币的工作量证明机制、数字签名、加密货币钱包生成。

4.SHA-3：

特点：SHA-3是由NIST在2015年发布的新一代哈希算法家族，具有更高的安全性和不同的设计结构，也能生成224位、256位、384位、512位等长度的hash值。

应用：用于对现有SHA-2应用的增强替代。

经典hash算法有哪些？

1、MD4

MD4（RFC 1320）是 MIT 的Ronald L. Rivest在 1990 年设计的，MD 是 Message Digest（消息摘要） 的缩写。它适用在32位字长的处理器上用高速软件实现——它是基于 32位操作数的位操作来实现的。

2、MD5

MD5（RFC 1321）是 Rivest 于1991年对MD4的改进版本。它对输入仍以512位分组，其输出是4个32位字的级联，与 MD4 相同。MD5比MD4来得复杂，并且速度较之要慢一点，但更安全，在抗分析和抗差分方面表现更好。

3、SHA-1及其他

SHA1是由NIST NSA设计为同DSA一起使用的，它对长度小于264的输入，产生长度为160bit的散列值，因此抗穷举（brute-force）性更好。SHA-1 设计时基于和MD4相同原理，并且模仿了该算法。

4、一致性hash算法

为了减少碰撞，按照一定的物理规律模拟出来一个环，将自己的有限资源分布在环上，然后每当一个请求寻址过来时，按照计算给予分配环上的资源。

5、Hash碰撞及避免碰撞策略

对象Hash的前提是实现equals()和hashCode()两个方法，那么HashCode()的作用就是保证对象返回少数hash值，但当两个对象计算值一样时，这就发生了碰撞冲突。如下将介绍如何处理冲突，当然其前提是一致性hash。

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