Hash MD5 SHA-1 HMAC HMAC-SHA-1

转自:http://blog.csdn.net/lvxiangan/article/details/42195429


1. 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。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

HASH主要用于信息安全领域中加密算法,他把一些不同长度的信息转化成杂乱的128位的编码里,叫做HASH值.也可以说,hash就是找到一种数据内容和数据存放地址之间的映射关系

 2. 了解了hash基本定义,就不能不提到一些著名的hash算法,MD5和SHA1可以说是目前应用最广泛的Hash算法,而它们都是以MD4为基础设计的。那么他们都是什么意思呢?
1)MD4
 MD4(RFC1320)是MIT的RonaldL.Rivest在1990年设计的,MD是MessageDigest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(RFC1321)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。
 MD5是一种不可逆的加密算法,目前是最牢靠的加密算法之一,尚没有能够逆运算的程序被开发出来,它对应任何字符串都可以加密成一段唯一的固定长度的代码。
 那么它有什么用呢?很简单,通过它可以判断原始值是否正确(是否被更改过)。一般用于密码的加密。而我们所提供的MD5校验码就是针对安装程序的唯一对应的一段代码。你可以使用任何MD5运算器对下载的文件进行运算,运算出来的结果如果完全符合我们提供的MD5校验码,那么说明你下载的这个程序没有被中途修改过。
 这个特征码有如下特性,首先它不可逆,例如我有一段秘密的文字如:”MySecretWords”,经算法变换后得到MD5码(b9944e9367d2e40dd1f0c4040d4daaf7),把这个码告诉其他人,他们根据这个MD5码是没有系统的方法可以知道你原来的文字是什么的。
 其次,这个码具有高度的离散性,也就是说,原信息的一点点变化就会导致MD5的巨大变化,例如”ABC”MD5(902fbdd2b1df0c4f70b4a5d23525e932)和”ABC”(多了一空格)MD5(12c774468f981a9487c30773d8093561)差别非常大,而且之间没有任何关系,也就是说产生的MD5码是不可预测的。
 最后由于这个码有128位那么长,所以任意信息之间具有相同MD5码的可能性非常之低,通常被认为是不可能的。
 所以一般认为MD5码可以唯一地代表原信息的特征,通常用于密码的加密存储,数字签名,文件完整性验证等。

 3)SHA1及其他
安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)主要适用于数字签名标准 (Digital Signature Standard DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm DSA)。对于长度小于2^64位的消息,SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候,这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中,数据很可能会发生变化,那么这时候就会产生不同的消息摘要。 SHA1有如下特性:不可以从消息摘要中复原信息;两个不同的消息不会产生同样的消息摘要,(但会有1x10 ^ 48分之一的机率出现相同的消息摘要,一般使用时忽略)。

安全散列算法SHA (Secure Hash Algorithm)是美国国家标准和技术局发布的国家标准FIPS PUB 180-1,一般称为SHA-1。其对长度不超过264二进制位的消息产生160位的消息摘要输出,按512比特块处理其输入。
SHA是一种数据加密算法,该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善,现在已成为公认的最安全的散列算法之一,并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文,然后以一种不可逆的方式将它转换成一段(通常更小)密文,也可以简单的理解为取一串输入码(称为预映射或信息),并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值(也称为信息摘要或信息认证代码)的过程。散列函数值可以说时对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

4)HMAC是密钥相关的哈希运算消息认证码(Hash-based Message Authentication Code),HMAC运算利用哈希算法,以一个密钥和一个消息为输入,生成一个消息摘要作为输出。

根据RFC 2316(Report of the IAB,April 1998),HMAC(散列消息身份验证码: Hashed Message Authentication Code)以及IPSec被认为是Interact安全的关键性核心协议。它不是散列函数,而是采用了将MD5或SHA1散列函数与共享机密密钥(与公钥/私钥对不同)一起使用的消息身份验证机制。基本来说,消息与密钥组合并运行散列函数。然后运行结果与密钥组合并再次运行散列函数。这个128位的结果被截断成96位,成为MAC.
hmac主要应用在身份验证中,它的使用方法是这样的:
1. 客户端发出登录请求(假设是浏览器的GET请求)
2. 服务器返回一个随机值,并在会话中记录这个随机值
3. 客户端将该随机值作为密钥,用户密码进行hmac运算,然后提交给服务器
4. 服务器读取用户数据库中的用户密码和步骤2中发送的随机值做与客户端一样的hmac运算,然后与用户发送的结果比较,如果结果一致则验证用户合法
在这个过程中,可能遭到安全攻击的是服务器发送的随机值和用户发送的hmac结果,而对于截获了这两个值的黑客而言这两个值是没有意义的,绝无获取用户密码的可能性,随机值的引入使hmac只在当前会话中有效,大大增强了安全性和实用性。大多数的语言都实现了hmac算法,比如php的mhash、python的hmac.py、java的MessageDigest类,在web验证中使用hmac也是可行的,用js进行md5运算的速度也是比较快的。
5)HMAC_SHA1
HMAC_SHA1(Hashed Message Authentication Code, Secure Hash Algorithm)是一种安全的基于加密hash函数和共享密钥的消息认证协议。它可以有效地防止数据在传输过程中被截获和篡改,维护了数据的完整性、可靠性和安全性。HMAC_SHA1消息认证机制的成功在于一个加密的hash函数、一个加密的随机密钥和一个安全的密钥交换机制。
HMAC_SHA1 其实还是一种散列算法,只不过是用密钥来求取摘要值的散列算法。
HMAC_SHA1算法在身份验证和数据完整性方面可以得到很好的应用,在目前网络安全也得到较好的实现。

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