今天来学一下哈希算法（上）。本篇文章的主要内容是如何用哈希算法解决问题。
哈希算法
任意长度的二进制值串映射为固定长度的二进制串，这个映射规则就是哈希算法。
哈希算法需要满足的几点要求：
- 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不大相同
- 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
应用
安全加密
最常用于加密的哈希算法是MD5（MD5 Message-Digest Algorithm，MD5消息摘要算法）和SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列算法）。其次还有DES（Data Encryption Standard，数据加密标准）、AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）。
哈希算法产生的哈希值的长度是固定且有限的。比如MD5哈希值是固定的128位二进制串，最多能表示2^128个数据。基于鸽巢原理，如果对2^128+1个数据求哈希值，就必然会存在哈希值相同的情况。一般情况下，哈希值越长的哈希算法，散列冲突的概率越低。
即使哈希算法存在冲突，但是在有限的时间和资源下，哈希算法还是很难被破解的。
唯一标识
举例说明，如果要在海量的图库中，搜索一张图是否存在，不能单纯地用图片的元信息（比如图片名称）来对比，因为有可能存在名称相同但图片内容不同，或者名称不同图片内容相同的情况。那该如何搜索呢？
可以给每个图片取一个唯一标识，或者说信息摘要。比如，可以从图片的二进制串开头取100个字节，从中间取100个字节，从最后再取100个字节，然后将这300个字节放到一块，通过哈希算法（比如MD5），得到一个哈希字符串，用它作为图片的唯一标识。通过这个唯一标识来判定图片是否在图库中。
还可以把每个图片的唯一标识，和相应的图片文件在图库中的路径信息，都存储在散列表中。当要查看某个图片是否在图库中的时候，先通过哈希算法对这个图片取唯一标识，然后在散列表中查找是否存在这个唯一标识。
数据校验
BT协议校验中的一种思路，通过哈希算法，对100个文件块分别取哈希值，并且保存在种子文件中。所以，当文件块下载完成之后，可以通过相同的哈希算法，对下载好的文件逐一求哈希值，然后跟种子文件中保存的哈希值比对。如果不同，说明这个文件块不完整或者被篡改了，需要再重新从其他宿主机器上下载这个文件块。
这主要是利用哈希算法第二个特性，即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不大相同。
散列函数
散列函数也是哈希算法的一种应用。相对哈希算法的其他应用，散列函数对于散列算法冲突的要求低很多。不仅如此，散列函数对于散列算法计算得到的值，是否能反向解密也并不关心。散列函数中用到的散列算法，更加关注散列后的值是否能平均分布。除此之外，散列函数执行的快慢，也会影响散列表的性能，所以，散列函数用的散列算法一般都比较简单，比较追求效率。
解答开篇
如何存储用户密码这么重要的数据？
- 通过哈希算法，对用户密码进行加密之后再存储，不过最好选择相对安全的算法，比如
SHA等。 - 针对字典攻击，可以引入一个盐，跟用户的密码组合在一起，增加密码的复杂度。拿组合之后的字符串来做哈希算法加密，将它存储到数据库中，进一步增加破解的难度。
安全和攻击是一种博弈关系，不存在绝对的安全，所有的安全措施，只是增加攻击的成本而已。
课后思考
区块链使用的是哪种哈希算法，是为了解决什么问题而使用的呢？
来自评论区的答案，区块链是一块块区块组成的，每个区块分为两部分，区块头和区块体。区块头保存着（自己区块体和上一个区块头）的哈希值。因为这种链式关系和哈希值的唯一性，只要区块链上任意一个区块被修改过，后面区块保存的哈希值就不对了。区块链使用的是SHA256哈希算法，计算哈希值非常耗时，如果要篡改一个区块，就必须重新计算该区块后面所有的区块的哈希值，短时间内几乎不可能做到。
