密码学基础（一）：摘要算法

什么是摘要算法

摘要算法是通过一系列的计算方法和规则，将输入的任意长度的数据转化成固定长度的返回值，这个值被称为hash值(哈希值)，而这种算法被称为摘要算法、哈希算法、散列算法。

主流的摘要算法

MD4、MD5：MD5生成128位固定长度的hash值，已经被破解
SHA-1：生成164位固定长度的hash值，已经被破解
SHA-2：生成224、256、384、512位的hash值
SHA-3：全新的算法和标准

备注：
从MD4-SHA-2，随着生成的长度的增加，碰撞成功的概率会减小，因为只能暴力枚举破解，所以破解的难度也就增大。比如128位的MD5，碰撞概率为2的128次方分之1，而512位则为2的512次方分之一。

摘要算法的大概原理

以MD5为例，MD5以512位对原数据进行分组加密，最后输出32个16进制，也就是32x4=128位，其加密的基本流程如下：

第一步：补位

元数据如果位数不满足Length=512xn+448，也就是512取余值为448，则对其补位使其满足规则。其意义是在MD5中，将元数据分为512位后分组进行加密（后面会讲到），其中会预留64位来表示数据的原始信息，比如原始长度等。所以Length=512xn+448，加上64位的预留信息之后：Total=Length+64=512x(n+1)。

第二步：设定初始值

摘要算法根据元数据长度按照512分为n组后，会对初始值进行n轮加密运算，每轮的计算方式和第一轮大同小异。所有轮数计算完毕后将变化后的4个初始值组合输出最终结果。官方实现中的4个初始值为：
A=0x01234567
B=0x89ABCDEF
C=0xFEDCBA98
D=0x76543210
如上所示，A、B、C、D都为8个16进制，一个16进制表示4位，所以一个初始值的位数就是8x4=32位，所以MD5最终输出的长度固定为32x4=128.

第三步：按照组数循环计算

算法的大概过程如下，大概就是对ABCD一顿猛如虎的操作演变成完全不同的ABCD