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关于散列函数 ​

散列函数 ​

又称散列算法、哈希函数，散列函数是一种特殊的函数，将任意长度的输入数据映射为固定长度的输出数据，通常是一个固定长度的二进制序列。散列函数的主要目标是产生输出（哈希值或摘要），使得输入数据的微小变化都能导致输出值发生明显变化，并且不同的输入数据尽可能地产生不同的输出。

散列函数具有以下特征：

  1. 固定输出长度： 散列函数产生的输出长度是固定的，不受输入数据的大小影响。这使得不同大小的输入都能映射到相同长度的输出。
  2. 高效计算： 散列函数应该能够在合理的时间内计算出输出。这对于在计算机系统中处理大量数据是至关重要的。
  3. 一致性： 对于相同的输入，散列函数应该始终产生相同的输出。这是散列函数在不同系统和环境中的可靠性的关键因素。
  4. 雪崩效应： 散列函数应该对输入的微小变化产生显著的输出变化，这就是雪崩效应。即使输入的一位发生改变，输出也应该发生较大的变化。
  5. 抗碰撞性： 散列函数应该具有抗碰撞性，即使不同的输入映射到相同的输出，也应该是非常困难的。这是为了防止碰撞攻击，其中攻击者故意寻找两个不同的输入，使它们产生相同的哈希值。
  6. 不可逆性： 散列函数应该是不可逆的，即从哈希值推导出原始输入数据应该是困难的或不可行的。这是保护原始数据的隐私性的关键。

常见的哈希函数 ​

  1. MD5
  2. SHA-1
  3. SHA-256
  4. SHA-512
  5. ...

哈希值的长度 ​

在Go语言的crypto包中，有以下代码，可以看出常见散列函数计算值的长度，单位是字节，转换成位需要乘以8。

go
var digestSizes = []uint8{
	MD4:         16,
	MD5:         16,
	SHA1:        20,
	SHA224:      28,
	SHA256:      32,
	SHA384:      48,
	SHA512:      64,
	SHA512_224:  28,
	SHA512_256:  32,
	SHA3_224:    28,
	SHA3_256:    32,
	SHA3_384:    48,
	SHA3_512:    64,
	MD5SHA1:     36,
	RIPEMD160:   20,
	BLAKE2s_256: 32,
	BLAKE2b_256: 32,
	BLAKE2b_384: 48,
	BLAKE2b_512: 64,
}

示例 ​

计算字符串hello world的MD5：

go
func main() {
	source := "hello world"
	hash := md5.New()
	hash.Write([]byte(source))
	md5Data := hash.Sum(nil)
	md5Hex := hex.EncodeToString(md5Data)
	fmt.Printf("md5: %s\n", md5Hex)
    // md5: 5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3
}

计算字符串hello world的SHA-256：

go
func main() {
	source := "hello world"
	hash := sha256.New()
	hash.Write([]byte(source))
	sha256Data := hash.Sum(nil)
	sha256Hex := hex.EncodeToString(sha256Data)
	fmt.Printf("sha256: %s\n", sha256Hex)
    // sha256: b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9
}

HMAC ​