哈希函数详解

什么是哈希

加密哈希函数读取任意大小的数据，生成固定长度的摘要：MD5 为 128 位，SHA-1 为 160 位，SHA-256 为 256 位，通常以十六进制文本显示。相同的输入每次都会得到相同的摘要，而输入哪怕只改变一位，得到的摘要也会截然不同。哈希是单向的：除了猜测输入并比较结果之外，无法从摘要还原输入。

本指南提供的是一般信息。在作出安全决策时，请遵循您所在组织或所使用服务的要求。

校验和与完整性

日常最常见的用途是检查文件是否完好无损地送达。下载页面可能会在文件旁公布一个 SHA-256 值。下载后，您计算自己副本的哈希值，并与公布的值进行比较。如果两者一致，该文件很可能与发布者计算哈希的文件完全相同；如果不一致，说明下载已损坏，或者文件是另一个版本。

只有当公布的值本身可信时，校验和才有意义。如果攻击者能同时修改同一页面上的文件和校验和，哈希一致也说明不了什么。数字签名用于解决这个问题。

为什么 MD5 和 SHA-1 不能用于安全目的

安全的哈希应当使人在实际中无法找到两个摘要相同的不同输入（即碰撞）。针对 MD5 和 SHA-1 的实用碰撞攻击均已公开，攻击者可以构造出两个哈希值相同的不同文件。因此，它们已不再被认为适合用于数字签名、证书或其他安全用途。

MD5 和 SHA-1 仍然可以检测意外损坏，一些较旧的系统也仍在公布这些值。对于新的工作，通常选择 SHA-256 或 SHA-2 家族的其他成员（SHA-384、SHA-512）。

哈希不是加密，密码需要更多保护

加密在拥有正确密钥时是可逆的；哈希则并非为逆向而设计。不过，哈希无法隐藏简短或可预测的输入：任何人都可以对常见单词或电话号码计算哈希，再查找匹配项。

因此，仅使用 MD5 或 SHA-256 这样的快速哈希并不适合存储密码。它们的设计目标是快速，这使攻击者能够迅速测试大量的猜测。密码存储使用专门为此设计的、加盐的慢速算法，例如 Argon2、scrypt 或 bcrypt。如果您要构建登录系统，请使用持续维护的库并遵循您所用平台的现行指导，而不是使用通用哈希。

用于消息认证的 HMAC

普通哈希可以显示数据是否发生了变化，但任何人都可以重新计算它。HMAC（基于哈希的消息认证码）将数据与密钥结合，例如 HMAC-SHA256。只有知道密钥的人才能生成正确的值，因此接收方可以检查消息是否来自密钥持有者，且未被篡改。Webhook 和 API 请求签名通常使用 HMAC。请妥善保管密钥；任何拥有密钥的人都能生成有效的认证码。

为什么相同的文本会得到不同的哈希值

哈希是根据字节计算的，而不是根据您看到的文本。以下差异会改变结果：

• 换行符：Windows 使用 CR LF，而 Linux 和 macOS 使用 LF。
• 字符编码：“é”在 UTF-8 和较旧的编码中对应不同的字节。
• 末尾的换行或空格，或文件开头的字节顺序标记（BOM）。
• 输入中的大小写。

哈希值不一致时，请先检查这些方面。对原始文件计算哈希通常比对从中复制的文本计算哈希更可靠。十六进制输出本身不区分大小写：A1B2 和 a1b2 是同一个值。

常见问题