SHA - tag - 沐木https://oldletter.cn/tags/sha/SHA - tag - 沐木Hugo -- gohugo.iozh-cnFri, 10 Feb 2023 00:00:00 +0000散列函数：MD5、SHA、SM3 与 HMAChttps://oldletter.cn/posts/crypto-02-hash/Fri, 10 Feb 2023 00:00:00 +0000mumuhttps://oldletter.cn/posts/crypto-02-hash/

作者：林 | 系列：密码学 | 适合读者：后端开发 / 安全工程师

一、什么是散列函数

散列函数（Hash Function）将任意长度的输入映射为固定长度的输出，且这个过程不可逆。

输入（任意长度）       →  散列函数  →  输出（固定长度）
"hello"              →  SHA-256  →  2cf24dba5fb0a30e...（64 hex = 256 bit）
"hello world"        →  SHA-256  →  b94d27b9934d3e08...（64 hex = 256 bit）
整本《红楼梦》(2MB)   →  SHA-256  →  固定 64 hex 字符

1.1 密码学安全散列的四个性质

性质 含义 被破坏的后果
单向性（Preimage Resistance） 给定 h，找不到 m 使得 H(m)=h 能从哈希值反推出原文
第二原像抗性（Second Preimage） 给定 m1，找不到 m2≠m1 使得 H(m1)=H(m2) 能伪造替换文件
抗碰撞性（Collision Resistance） 找不到任意 m1≠m2 使得 H(m1)=H(m2) 能伪造证书/签名
雪崩效应（Avalanche Effect） 输入改 1 bit，输出至少变化 50% 能通过输出推测输入特征

二、主流算法对比

2.1 算法一览

算法 输出长度 分组长度 结构 安全状态 性能（相对）
MD5 128 bit 512 bit Merkle-Damgård ❌ 碰撞已破解 速度高
SHA-1 160 bit 512 bit Merkle-Damgård ❌ 碰撞已破解 快
SHA-256 256 bit 512 bit Merkle-Damgård ✅ 安全 中
SHA-512 512 bit 1024 bit Merkle-Damgård ✅ 安全 64位机更快
SHA-3(256) 256 bit 1088 bit Sponge（海绵结构） ✅ 安全 略慢
SM3 256 bit 512 bit Merkle-Damgård ✅ 安全 与 SHA-256 相当
BLAKE3 256 bit 64 byte Merkle Tree ✅ 安全 极快（可并行）

2.2 MD5：为什么不能再用

MD5 的碰撞攻击已经非常成熟：

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