33、密码学与网络安全：原理、应用与挑战

密码学与网络安全：原理、应用与挑战

1. 哈希与加密的区别

在安全领域，哈希通常指的是基于加密算法的加密哈希，与可能使用直接映射的常规哈希不同。加密同样使用加密算法来保护数据，但二者的主要区别在于：哈希是单向函数（仅加密），而加密是双向函数（加密和解密）。

1.1 哈希函数

常见的加密哈希函数如下：
| 哈希函数 | 哈希摘要长度 | 安全性情况 |
| ---- | ---- | ---- |
| MD5 | 16 字节 | 由于存在碰撞问题，已不安全 |
| SHA - 1 | 20 字节 | 已发现碰撞，被认为不安全 |
| SHA - 2（包含 SHA 256 和 SHA 512） | SHA 512 为 64 字节 | SHA 512 更安全且速度更快，优于 SHA 256 |
| SHA - 3（Keccak） | 与 SHA - 2 输出大小相同 | 是 SHA - 2 的替代实现 |

1.2 HMAC

基于哈希的消息认证码（HMAC）是一种使用加密哈希函数结合密钥来计算消息认证码的工具，可用于验证消息的完整性和真实性。HMAC 算法对密码分析攻击有很强的抵抗力，因为它两次使用哈希概念。RFC 2104 和 FIPS 198 NIST 标准都发布了 HMAC，并且在 IP 安全中必须实现。其工作流程如下：

graph LR
    A[消息 M] --> B[添加输入签名]
    B --> C[输入哈希函数]
    C --> D[临时消息摘要 MD’]