密码学之摘要算法

本文示例代码详见：https://github.com/52fhy/crypt-demo

摘要算法

摘要算法又称哈希/散列算法。它通过一个函数，把任意长度的数据转换为一个长度固定的数据串（通常用16进制的字符串表示）。算法不可逆。

散列/哈希算法有：

SHA1  SHA224  SHA256  SHA384  SHA512  MD5
HmacSHA1 HmacSHA224 HmacSHA256 HmacSHA384 HmacSHA512 HmacMD5 PBKDF2

MD5

MD5（Message-Digest Algorithm 5，消息摘要算法版本5）是最常见的摘要算法，它由MD2、MD3、MD4发展而来，速度很快。

MD2、MD4、MD5 都产生16字节（128位）的校验值，一般用32位十六进制数表示。MD2的算法较慢但相对安全，MD4速度很快，但安全性下降，MD5比MD4更安全、速度更快。

示例：

<?php
echo md5('123456'); //e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e

CryptoJS

CryptoJS.MD5('123456').toString();
//"e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e"

Python

import hashlib

md5 = hashlib.md5()
md5.update('123456'.encode('utf-8'))
print(md5.hexdigest())

# e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e

通常，在使用md5保存用户口令时，需要经过Salt处理，这样只要Salt不被黑客知道，即使用户输入简单口令，也很难通过MD5反推明文口令：

<?php
echo md5('123456' . 'Salt'); //7c7dd7e00f2bd6ba637009f35e05b3e8

SHA1

SHA（Secure Hash Algorithm）是由美国专门制定密码算法的标准机构—— 美国国家标准技术研究院（NIST）制定的。

SHA系列算法的摘要长度分别为：SHA为20字节（160位，通常用一个40位的16进制字符串表示）、SHA256为32字节（256位）、 SHA384为48字节（384位）、SHA512为64字节（512位），由于它产生的数据摘要的长度更长，因此更难以发生碰撞，因此也更为安全，它是未来数据摘要算法的发展方向。由于SHA系列算法的数据摘要长度较长，因此其运算速度与MD5相比，也相对较慢。

SHA1的应用较为广泛，主要应用于CA和数字证书中，另外在互联网中流行的BT软件中，也是使用SHA1来进行文件校验的。

示例：

<?php
echo sha1('123456'); //7c4a8d09ca3762af61e59520943dc26494f8941b

CryptoJS

CryptoJS.SHA1('123456').toString();
//"7c4a8d09ca3762af61e59520943dc26494f8941b"

CryptoJS.SHA256('123456').toString();
//"8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92"

Python

import hashlib

# sha224, sha256, sha384, sha512同理
sha1 = hashlib.sha1()
sha1.update('123456'.encode('utf-8'))
print(sha1.hexdigest())

# 7c4a8d09ca3762af61e59520943dc26494f8941b

HmacMD5

HMAC算法的实现过程需要一个加密用的散列函数（表示为H）和一个密钥。

一般我们采用的散列函数为Md5或者SHA1，这两个散列函数的分割数据块长度都是64字节，即512位。

HmacMD5算法就是采用密钥加密 + Md5信息摘要的方式形成新的密文。使用该方法，需要提供一个加密密钥。加密的结果是160 bit字节（40位的16进制字符串）。

示例：

CryptoJS

CryptoJS.HmacMD5('123456','pwd').toString();
//"a3aa6035b15bb6ea4041a939c315914a"

CryptoJS.HmacSHA1('123456','pwd').toString();
//"20a4e59d574dfde8c83d5185b35c92e2eda206f0"