16、哈希函数与密钥哈希：原理、应用与安全挑战

哈希函数与密钥哈希：原理、应用与安全挑战

1. 哈希函数概述

哈希函数在数据处理和安全领域扮演着重要角色。常见的哈希函数如 SHA - 3 ，它经过十多年的研究，拥有强大的置换算法，没有任何偏差或可利用的结构，数百名专业密码分析员都未能破解它，在短期内被破解的可能性很小。

然而，在实际应用中，开发者不仅关注安全性，还会考虑速度。例如，很多开发者因为 MD5 速度快而不切换到 SHA - 1，或者因为 SHA - 2 比 SHA - 1 慢而不升级。而 SHA - 3 速度并不比 SHA - 2 快，且 SHA - 2 仍然安全，所以升级到 SHA - 3 的动力不足。

2. BLAKE2 哈希函数

为了实现比 SHA - 1 和 SHA - 2 更快且更安全的哈希，BLAKE2 哈希函数应运而生。它的设计理念如下：
- 安全性至少与 SHA - 3 相当，甚至更强。
- 速度比包括 MD5 在内的所有先前哈希标准都快。
- 适用于现代应用程序，能够处理大量数据，无论是作为几个大消息还是许多小消息，并且支持使用或不使用密钥。
- 适用于支持多核系统并行计算以及单核内指令级并行的现代 CPU。

BLAKE2 主要有两个哈希函数：
| 函数名称 | 优化平台 | 摘要长度范围 |
| ---- | ---- | ---- |
| BLAKE2b（或 BLAKE2） | 64 位平台 | 1 到 64 字节 |
| BLAKE2s | 8 到 32 位平台 | 1 到 32 字节 |

每个函数都有并行变体：
- BLAKE2bp 是 B