常见哈希算法及其应用场景

常见哈希算法及其应用场景

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mba16c35/article/details/137176020

哈希算法是计算机科学中一种将任意长度的输入数据映射为固定长度输出数据的方法，在数据完整性检查、密码存储、哈希表等领域有着广泛的应用。本文将介绍一些常见的哈希算法及其应用场景，帮助读者选择合适的算法。

一、二进制到文本编码方法

1. Base64

   Base64不是哈希算法，而是一种二进制到文本的编码方法。它可以将任意的二进制数据编码为只包含英文字母、数字和+//等字符的字符串。Base64编码后的数据大约比原数据大33%。它常用于在文本协议（如HTTP、SMTP等）中传输二进制数据。

二、密码学哈希函数

1. MD5

   MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种广泛使用的密码散列函数，可以将任意长度的数据映射为一个128位的哈希值。MD5设计简单、计算速度快，但由于存在严重的安全漏洞，现在不再推荐用于密码存储或SSL证书等安全相关的场景。然而，MD5仍然适用于非安全相关的场景，如数据完整性检查。

2. SHA-1

   SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）是一种密码散列函数，可以将任意长度的数据映射为一个160位的哈希值。SHA-1比MD5提供了更高的安全性，但现在已知SHA-1也存在潜在的安全漏洞。因此，SHA-1现在通常只用于非安全相关的场景。

3. SHA-256

   SHA-256是SHA-2哈希函数家族中的一员，可以将任意长度的数据映射为一个256位的哈希值。SHA-256提供了比SHA-1更高的安全性，现在广泛用于密码学和数据完整性检查。SHA-256的计算速度比MD5和SHA-1慢，但在需要高安全性的场景中，这通常是可以接受的。

4. SHA-3

   SHA-3是一种新的安全哈希算法，它是通过NIST（美国国家标准与技术研究院）的密码学哈希算法竞赛选出的。SHA-3基于Keccak算法，可以将任意长度的数据映射为哈希值（通常为224、256、384或512位）。SHA-3提供了更高的安全性和性能，适用于需要高安全性的场景，如密码学、数字签名和数据完整性检查。

5. BLAKE2

   BLAKE2是一种密码学哈希函数，基于ChaCha密码原语。BLAKE2比SHA-3具有更高的性能，尤其在软件实现中。BLAKE2有两个变体：BLAKE2b（输出哈希值的长度可变，最大为512位）和BLAKE2s（输出哈希值的长度可变，最大为256位）。BLAKE2适用于需要高安全性和高性能的场景，如密码学、数字签名和数据完整性检查。

6. bcrypt

   bcrypt是一种专为密码存储而设计的哈希函数。它基于Blowfish密码算法，并使用一个可调的工作因子，以增加计算哈希值所需的时间和内存。这使得bcrypt对抗暴力破解攻击更具有抵抗力。bcrypt适用于密码存储和验证等场景。

7. scrypt

   scrypt是一种密码学哈希函数，专为密码存储而设计。它与bcrypt类似，也使用一个可调的工作因子，但进一步增加了计算哈希值所需的内存。这使得scrypt对抗暴力破解攻击和大规模定制硬件攻击更具有抵抗力。scrypt适用于密码存储和验证等场景。

三、非密码学哈希函数

1. MurmurHash

   MurmurHash是一种非密码学的哈希函数，设计用于哈希表和布隆过滤器等数据结构。MurmurHash的主要优点是计算速度快，对于大量数据的哈希计算效率很高。然而，MurmurHash不适用于密码学，因为它不提供抵抗预映射攻击和碰撞攻击的能力。

2. CityHash

   CityHash是一种非密码学哈希函数，由Google开发。它专为哈希字符串而设计，提供了非常高的性能。CityHash有多个变体，可以生成32位、64位或128位的哈希值。CityHash适用于哈希表、布隆过滤器等数据结构，但不适用于密码学。

3. FarmHash

   FarmHash是一种非密码学哈希函数，也是由Google开发的。它是CityHash的后继者，提供了更高的性能和更好的散列特性。FarmHash有多个变体，可以生成32位、64位或128位的哈希值。FarmHash适用于哈希表、布隆过滤器等数据结构，但不适用于密码学。

四、适用范围

总结一下以上算法各自的适用范围：

1. Base64：用于将二进制数据编码为文本数据，常用于文本协议（如HTTP、SMTP等）中传输二进制数据。

2. MD5：用于非安全相关的场景，如数据完整性检查。

3. SHA-1：用于非安全相关的场景。

4. SHA-256：用于密码学、数据完整性检查等需要高安全性的场景。

5. SHA-3：用于需要高安全性的场景，如密码学、数字签名和数据完整性检查。

6. BLAKE2：用于需要高安全性和高性能的场景，如密码学、数字签名和数据完整性检查。

7. bcrypt：用于密码存储和验证等场景。

8. scrypt：用于密码存储和验证等场景。

9. MurmurHash：用于哈希表和布隆过滤器等数据结构。

10. CityHash：用于哈希表、布隆过滤器等数据结构。

11. FarmHash：用于哈希表、布隆过滤器等数据结构。

五、总结

在选择哈希算法时，你需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的算法。例如，如果你需要高安全性，你应该选择SHA-256、SHA-3、BLAKE2、bcrypt或scrypt；如果你需要高效率，你可以选择MurmurHash、CityHash或FarmHash。此外，如果你需要将二进制数据转换为文本数据，你可以使用Base64编码。了解各种哈希算法的特点和应用场景有助于你在实际问题中做出正确的选择，从而提高系统的性能和安全性。

本文原文来自CSDN