网络加密中HASH函数及应用
1、初识HASH函数
（1）在计算机程序中，我们通常会使用一个数组变量。 这个数组变量有一个索引号（数字），并用这个数字搜索变量数据的值。如数组a可以根据索引3，搜索到内容a[3]=桃子。
（2）在perl和Java等语言中，您可以使用HASH表。 哈希表不一定必须用数字来做索引。 例如，第二个表中，将搜索数据“桃子”与索引“山东”相对应，HASH表内部将单词“山东”转换为某个数字32，并使用它作为索引编号来搜索“桃子”。
（3） 如果类似的数组很大，存储的内容数量会变多，占用空间也会变大，在查找某个元素过程，都需要挨个循环比较，而通过HASH计算，可以大大减少比较次数。
2、HASH函数特点
（1）HASH函数的输入（message）可以是任何数字化的东西，包括图像和音乐，输入(digest)是一系列固定的数值。
（2）单向性：给定d，很难找到M使得H（M）= d。虽然可以将书中的所有字符转换为160位长度的数字，但从HASH值不能恢复原始数据。
（3）碰撞抵抗：给定M，无法找到M'，满足H(M)=H(M')；
（4）不可预测性（认证）：当R是秘密时，MH（R，M）不可预知；
（5）提取（密钥推导）：如果M具有高熵，则H（M）是均匀的
（6）映射分布均匀性：HASH的输出结果中， 0和1 的 bit 比特总数大致相等， 输入变化一个比特，输出有一半以上的结果会变化。
3、哈希函数的构成
哈希函数=压缩函数+域扩展
（1）压缩函数：输入长度>输出长度，输出为固定长度。
（2）域扩展：可以保证输入为任意长度。
（3）迭代型HASH函数：多个压缩函数迭代，得到更好压缩效果。
4、压缩函数
（1）压缩函数有
1）MDx族：MD4, MD5; RIPEMD-160;
2）Secure Hash Standard (SHS)标准：SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512
（2）MD5和SHA-1是Internet上常用的HASH函数。 它输出128位MD5和160位SHA-1。 这个输出值被称为哈希值。
（3）在Linux上，使用openssl命令可以体验哈希函数。 我们分别用MD5和SHA-1输出字符串“nikkeiBP”的HASH值。
5、HASH函数用途
HASH本来是一种提高处理能力和实现方便访问的数据结构的技术，但它也被用于认证和电子签名。 主要有
•公钥密码学的明文预处理（例如，OAEP）
•消息认证
•哈希树（用于数字签名和时间戳）
•通用密钥加密
6、消息认证码（Messageauthentication codes，MAC）
（1）HASH函数分类
1）无键哈希函数
使用操纵检测代码（MDC，Manipulation Detection Code）
2）键控哈希函数
使用消息认证码（MAC，MAC: Message Authentication Code）
（2）MAC的作用：
假设小红发信息M给小黄，小黄想知道收到的信息是否是小红发的（认证），并且想知道M是否被修改（完整性）。此时，解决办法是：小红在发送M时，加上一个MAC，小黄根据这个MAC来判断完整性。
MAC是基于对称密钥的，代替HASH函数保证信息的完整性，如同HASH函数一样，MAC也采用任意长度的输入并产生固定长度的输出。
