什么是哈希函数？
哈希函数（H）接收一个可变长度的数据块，并返回一个固定大小的哈希值。一个优秀的哈希函数具有这样的特性：当它应用于大量输入时，其输出将均匀分布且看起来是随机的。通常，哈希函数的主要目的是维护数据完整性。任何对结果中哪怕一个或多个比特的更改，都会以极高的概率导致哈希码的改变。
出于安全目的所需的哈希函数类型被称为 密码学哈希函数。
密码学哈希函数（或密码学哈希算法）是一种算法，当用于查找以下内容时，其在计算上是低效的（即没有比暴力破解更有效的攻击手段）：
- 映射到预定义哈希结果的数据对象
- 在无冲突属性下映射到同一哈希结果的两个数据对象。
正因为具备这些特性，哈希函数常被用于检查数据是否已被篡改。
!密码学原理图：哈希函数；h = H(M)密码学原理图：哈希函数；h = H(M)
密码学中哈希算法的内部机制
既然我们对密码学中的哈希函数有了基本的了解，让我们来深入剖析一下它的内部机制。
哈希算法的第一步是将庞大的输入数据分割成大小相等的块。随后，算法会逐一对这些数据块应用哈希处理。
虽然每个块是单独进行哈希运算的，但所有块之间都是相互关联的。第一个数据块的输出哈希值会被作为输入值，并与第二个数据块进行合并（或求和）。类似地，第二个块的哈希输出会与第三个块合并，合并后的输入值再次被哈希。这个过程会不断重复，直到我们得到最终的哈希输出，它是所有参与计算的块的累加值。
因此，篡改任何块的数据都会改变其哈希值。由于它的哈希值会输入到后续的块中，所有的哈希值都会随之改变。这就是为什么即使是输入数据中最微小的变化也能被检测出来，因为它会改变整个哈希值。
让我们来看一个实际场景：Alice 是一位供应商，她的业务是向 Bob 的办公室赊账提供文具。一个月后，她给 Bob 发送了一张包含库存清单、账单金额和她的银行账户详情的发票。她在发送给 Bob 之前对文档进行了数字签名并进行了哈希处理。然而，名叫 Todd 的黑客在文件传输过程中拦截了它，并将 Alice 的银行账户详情替换成了他自己的。
当 Bob 收到这封信时，他的计算机计算了文档的哈希值，发现它与原始哈希值不同。Bob 的计算机立即发出警报，警告他文档有些不对劲，他不应该信任它。
如果没有经过哈希处理的文档，Bob 很容易就会信任文档的内容，因为他认识 Alice，而且文档中的交易细节看起来也是真实的。然而，由于哈希值不匹配，Bob 意识到了内容被篡改。现在，他通过电话联系 Alice，并与他分享了他收到的文档中的信息。Alice 确认她的银行账户与文档中写的不一致。
这就是哈希函数如何让 Alice 和 Bob 免受金融欺诈的。现在想象一下，如果这个场景发生在你自己的业务中，结果会怎样。
主要术语
原像： 假设我们有一个哈希值（哈希值 h = h(x)）。我们说 x 是 h 的原像。我们可以将 x 称为一个数据块，其哈希函数（使用函数 H）是 h。因为 H 是多对一映射，对于任何哈希值 h，总会存在一定数量的原像。
碰撞： 如果 x≠y 且 H(x) = H(y)，我们就遇到了碰撞。既然我们在处理哈希函数，显然我们不希望发生碰撞。
常见的哈希函数
哈希函数在计算领域扮演着重要角色，提供了多种多样的功能，例如：快速检索数据、安全保护信息（密码学）、确保数据保持不变（完整性验证）。一些常用的哈希函数包括：
消息摘要 5 (MD5)
MD5 是一种特定的消息摘要算法，属于密码学哈希函数的一种。它接受任意长度（一条消息）的输入，并生成一个固定长度（128位）的哈希值，这就像该消息的独特指纹。
从 20 世纪 90 年代初开始，MD5 被广泛用于各种用途，包括：
- 文件校验：确保从网上获取的文件在传输过程中未被更改。MD5 被用来为原始文件生成代码，并与接收到的文件的代码进行比较。
- 密码存储：MD5 有时用于在服务器上存储密码。然而，它从来都不……
> 注意：MD5 如今已被认为是不安全的，对于加密用途应当避免使用，推荐使用更安全的算法如 SHA-256 或 SHA-3。