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05 Hash 哈希

05 Hash 哈希

Hash 哈希\散列

散列函数 Hash function

散列函数(英语:Hash function)又称 散列算法哈希函数,是一种从任何一种数据中创建小的数字 “ 指纹 “ 的方法。散列函数把消息或数据计算成摘要,使得数据量变小,将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合,重新创建一个叫做散列值(又叫哈希值)(hash values,hash codes,hash sums,或 hashes)的指纹。散列值通常用一个短的随机字母和数字组成的字符串来代表。好的散列函数在输入域中很少出现散列冲突。如果在散列表和数据处理中,不抑制冲突来区别数据,会使得数据库记录更难找到。

如今,散列算法也被用来加密存在数据库中的密码(password)字符串,由于散列算法所计算出来的散列值(Hash Value)具有不可逆(无法逆向演算回原本的数值)的性质,因此可有效的保护密码。

wiki 定义:散列函數

散列函数的性质

所有散列函数都有如下一个基本特性:如果两个散列值是不相同的(根据同一函数),那么这两个散列值的原始输入也是不相同的。这个特性是散列函数具有确定性的结果,具有这种性质的散列函数称为 单向散列函数。但另一方面,散列函数的输入和输出不是唯一对应关系的,如果两个散列值相同,两个输入值很可能是相同的,但也可能不同,这种情况称为 “散列碰撞(collision)“,这通常是两个不同长度的输入值,刻意计算出相同的输出值。输入一些数据计算出散列值,然后部分改变输入值,一个具有强混淆特性的散列函数会产生一个完全不同的散列值。

典型的散列函数都有非常大的定义域,比如 SHA-2 最高接受 (264-1)/8 长度的字节字符串。同时散列函数一定有着有限的值域,比如固定长度的比特串。在某些情况下,散列函数可以设计成具有相同大小的定义域和值域间的单射。在密码学中,散列函数必须具有不可逆性。

散列函数运作的例子:

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散列函数的应用

散列表

散列表是散列函数的一个主要应用,使用散列表能够快速的按照关键字查找数据记录。(注意:关键字不是像在加密中所使用的那样是秘密的,但它们都是用来 “ 解锁 “ 或者访问数据的)。

举个英文字典的例子,开头相同字母对应多个单词,相同字母越多(规则越严格),匹配结果越少(冲突越少)。

一个好的散列函数具有均匀的真正随机输出,因而平均只需要一两次探测(依赖于装填因子)就能找到目标。同样重要的是,随机散列函数不太会出现非常高的冲突率。但是,少量的可以估计的冲突在实际状况下是不可避免的(参考 生日悖论鸽巢原理)。

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