哈希算法的原理

双髻鲨2023-01-29  18

什么是哈希算法?哈希是一种加密算法,也称为散列函数或杂凑函数。哈希函数是一个公开函数,可以将任意长度的消息M映射成为一个长度较短且长度固定的值H(M),称H(M)为哈希值、散列值(Hash Value)、杂凑值或者消息摘要。它是一种单向密码体制,即一个从明文到密文的不可逆映射,只有加密过程,没有解密过程。

Hash的特点

易压缩:对于任意大小的输入x,Hash值的长度很小,在实际应用中,函数H产生的Hash值其长度是固定的。

易计算:对于任意给定的消息,计算其Hash值比较容易。

单向性:对于给定的Hash值,要找到使得在计算上是不可行的,即求Hash的逆很困难。在给定某个哈希函数H和哈希值H(M)的情况下,得出M在计算上是不可行的。即从哈希输出无法倒推输入的原始数值。这是哈希函数安全性的基础。

抗碰撞性:理想的Hash函数是无碰撞的,但在实际算法的设计中很难做到这一点。

有两种抗碰撞性:一种是弱抗碰撞性,即对于给定的消息,要发现另一个消息,满足在计算上是不可行的;另一种是强抗碰撞性,即对于任意一对不同的消息,使得在计算上也是不可行的。

高灵敏性:这是从比特位角度出发的,指的是1比特位的输入变化会造成1/2的比特位发生变化。消息M的任何改变都会导致哈希值H(M)发生改变。即如果输入有微小不同,哈希运算后的输出一定不同。

哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值,这个小的二进制值称为哈希值。

哈希算法用来产生一些数据片段(例如消息或会话项)的哈希值的算法。使用好的哈希算法,在输入数据中所做的更改就可以更改结果哈希值中的所有位;因此,哈希对于检测数据对象(例如消息)中的修改很有用。

散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表。

散列函数的计算结果是一个存储单位地址,每个存储单位称为“桶”。设一个散列表有m个桶,则散列函数的值域应为 [0,m-1]。

哈希算法(Hash 算法,Hash 算式,散列算法,消息摘要算法)将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值,这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。

构成哈希算法的条件:

从哈希值不能反向推导出原始数据(所以哈希算法也叫单向哈希算法)。

对输入数据非常敏感,哪怕原始数据只修改了一个 Bit,最后得到的哈希值也大不相同。

散列冲突的概率要很小,对于不同的原始数据,哈希值相同的概率非常小。

哈希算法的执行效率要尽量高效,针对较长的文本,也能快速地计算出哈希值。

常见hash算法的原理

散列表,它是基于快速存取的角度设计的,也是一种典型的“空间换时间”的做法。顾名思义,该数据结构可以理解为一个线性表,但是其中的元素不是紧密排列的,而是可能存在空隙。

散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表。


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