哈希加密解密（哈希加密破解）
哈希加密解密（哈希加密破解）
生活中我们对文件要签名，签名的字迹每个人不一样，确保了独特性，当然这还会有模仿，那么对于重要文件再加盖个手印，指纹是独一无二的，保证了这份文件是我们个人所签署的。
那么在区块链世界里，对应的就是数字签名，数字签名涉及到公钥、私钥、哈希、加密算法这些基础概念。
首先加密算法分为对称加密算法、非对称加密算法、哈希函数加密算法三类。
所谓非对称加密算法，是指加密和解密用到的公钥和私钥是不同的，非对称加密算法依赖于求解一数学问题困难而验证一数学问题简单。
非对称加密系统，加密的称为公钥，解密的称为私钥，公钥加密，私钥解密、私钥签名，公钥验证。
比特币加密算法一共有两类：非对称加密算法（椭圆曲线加密算法）和哈希算法（SHA256，RIMPED160算法）
举一个例子来说明这个加密的过程：A给B发一个文件，B怎么知道他接收的文件是A发的原始文件？
A可以这样做，先对文件进行摘要处理（又称Hash，常见的哈希算法有MD5、SHA等）得到一串摘要信息，然后用自己的私钥将摘要信息加密同文件发给B，B收到加密串和文件后，再用A的公钥来解密加密串，得到原始文件的摘要信息，与此同时，对接收到的文件进行摘要处理，然后两个摘要信息进行对比，如果自己算出的摘要信息与收到的摘要信息一致，说明文件是A发过来的原始文件，没有被篡改。否则，就是被改过的。
数字签名有两个作用：
一是能确定消息确实是由发送方签名并发出来的；
二是数字签名能确定消息的完整性。
私钥用来创建一个数字签名，公钥用来让其他人核对私人密钥，
而数字签名做为一个媒介，证明你拥有密码，同时并不要求你将密码展示出来。
以下为概念的定义：
哈希（Hash）:
二进制输入数据的一种数字指纹。
它是一种函数，通过它可以把任何数字或者字符串输入转化成一个固定长度的输出，它是单向输出，即非常难通过反向推导出输入值。
举一个简单的哈希函数的例子，比如数字17202的平方根是131.15639519291463，通过一个简单的哈希函数的输出，它给出这个计算结果的后面几位小数，如后几位的9291463，通过结果9291463我们几乎不可能推算出它是哪个输入值的输出。
现代加密哈希比如像SHA-256，比上面这个例子要复杂的多，相应它的安全性也更高，哈希用于指代这样一个函数的输出值。
私钥（Private key）:
用来解锁对应（钱包）地址的一串字符，例如5J76sF8L5jTtzE96r66Sf8cka9y44wdpJjMwCxR3tzLh3ibVPxh+。
公钥（Public keycryptography）：
加密系统是一种加密手段，它的每一个私钥都有一个相对应的公钥，从公钥我们不能推算出私钥，并且被用其中一个密钥加密了的数据，可以被另外一个相对应的密钥解密。这套系统使得你可以先公布一个公钥给所有人，然后所有人就可以发送加密后的信息给你，而不需要预先交换密钥。
数字签名（Digital signature）：
Digital signature数字签名是这样一个东西，它可以被附着在一条消息后面，证明这条消息的发送者就是和某个公钥相对应的一个私钥的所有人，同时可以保证私钥的秘密性。某人在检查签名的时候，将会使用公钥来解密被加密了的哈希值（译者注：这个哈希值是数据通过哈希运算得到的），并检查结果是否和这条信息的哈希值相吻合。如果信息被改动过，或者私钥是错误的话，哈希值就不会匹配。在比特币网络以外的世界，签名常常用于验证信息发送者的身份 – 人们公布他们自己的公钥，然后发送可以被公钥所验证的，已经通过私钥加密过的信息。
加密算法（encryption algorithm）：
是一个函数，它使用一个加密钥匙，把一条信息转化成一串不可阅读的看似随机的字符串，这个流程是不可逆的，除非是知道私钥匙的人来操作。加密使得私密数据通过公共的因特网传输的时候不需要冒严重的被第三方知道传输的内容的风险。
哈希算法的大致加密流程
1、对原文进行补充和分割处理（一般分给为多个512位的文本，并进一步分割为16个32位的整数）。
2、初始化哈希值（一般分割为多个32位整数，例如SHA256就是256位的哈希值分解成8个32位整数）。
3、对哈希值进行计算（依赖于不同算法进行不同轮数的计算，每个512位文本都要经过这些轮数的计算）。
区块链中每一个数据块中包含了一次网络交易的信息，产生相关联数据块所使用的就是非对称加密技术。非对密加密技术的作用是验证信息的有效性和生成下一个区块，区块链上网络交易的信息是公开透明的，但是用户的身份信息是被高度加密的，只有经过用户授权，区块链才能得到该身份信息，从而保证了数据的安生性和个人信息的隐私性。
公钥和私钥在非对称加密机制里是成对存在的，公钥和私钥可以去相互验证对方，那么在比特币的世界里面，我们可以把地址理解为公钥，可以把签名、输密码的过程理解为私钥的签名。
每个矿工在拿到一笔转账交易时候都可以验证公钥和私钥到底是不是匹配的，如果他们是匹配的，这笔交易就是合法的，这样每一个人只需要保管好TA自己的私钥，知道自己的比特币地址和对方的比特币地址就能够安全的将比特币进行转账，不需要一个中心化的机构来验证对方发的比特币是不是真的。
哈希也叫散列，是把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值，也叫摘要（Digest）。
这种转换是一种 压缩映射。 也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来确定唯一的输入值，但如果输出的位数足够，不同输入散列成相同输出的概率非常非常小。
简单的说， 散列就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的过程 。
散列是不可逆的 ，也就是无法通过输出还原输入，此特性常被用于密码保存。
SHA-512、MD5等都是著名的散列函数，MD5生成的散列码是128位，甚至MD5就是哈希的同名词，你可以通过网站： 在线计算哈希。
散列有什么用？
加密就是把 明文变成密文的过程，解密就是反方向把密文变成明文 。
比如著名的 凯撒密码 ，就是把每个字对应到另一个，这样的话，只要有密码本，就能对照完成加解密。比如最简单的，对于英文26个字母，每个字母右移3个，abc变成def，这也是一种加密，当然这种加密很简单，很容易被破译。
而诸如AES（高级加密标准）、3DES（三重数据加密算法）则被公认为很难破解，不过山东大学女教授王小云很厉害，破解了MD5和SHA-1，迫使加密标准升级，最终当上了院士。
对称加密
对称加密就是加解密的密钥是一样的，优点是快，这也是传统的加密方式，像AES、3DES都是对称加密。
非对称加密
非对称加密用于加解密的密钥不一样，有2个密钥，公钥和私钥，公钥可以公开，私钥妥善保管。RSA、ECC（椭圆曲线加密算法）、DH（密钥交换算法）这些都是非对称加密。
非对称加密很慢，有多慢？相比对称加密慢1000倍，因为慢，所以它常用于密钥协商（Handshake），协商出会话密钥后，再用对称密钥加密通信数据。
1976年，Whitfield Diffie和Martin Hellman首次提出了非对称加密的概念，该算法被称为Diffie-Hellman密钥交换。然后在1978年，麻省理工学院的Ron Rivest，Adi Shamir和Leonard Adleman发表了RSA 算法。这些都可以被视为非对称加密的基础。
非对称加密也称为公钥基础结构，又称PKI。 非对称加密的提出是密码学上的一次革命，影响深远。
非对称加密算法用私钥加密，用公钥解密，或者用公钥加密，用私钥解密。
证书就是为了证明我是我，比如你要访问中国银行网站，但中行官网如何证明它是中行官网呢？答案就是数字证书。
CA是数字证书中心，服务器需要找CA做认证，让CA给自己颁布数字证书，数字证书内一般包含服务的一些信息、以及服务器的公钥，通过CA的私钥加密后，产生的数字证书，因为CA的权威性，且它的公钥天下皆知，所以，如果你能用CA的公钥解开证书，那便可证明该证书一定是CA颁发的，要不然它不会有CA的私钥，也便没法产生可用CA公钥解密的证书。
所以，由此可见，数字证书用到了非对称加密。
日常生活中也有签名，每个人的笔迹是不一样的，你刷卡消费后在账单签上大名，服务员校验过之后保存下来，你哪天赖账，便可以有签名为证，因为别人写的字跟你的笔迹终有差别。
那数字签名是什么呢？比如a发一封email，接收方怎么证明这封信是a写的？
本质上，数字签名也是利用了非对称加密。
前面讲了，非对称加密有公钥和私钥，如果发生方用私钥加密，然后接收方用发送方的公钥可以解密，那便可以证明是从某发送方发送的，因为别人拿不到你的私钥，也便无法用你的私钥加密，你不能抵赖。
数字签名通常先对内容算哈希，产生内容摘要，再用私钥加密，得到签名。
下面举一个例子来说明这几个问题：
张三有2把钥匙，一把公钥，公告天下，一把私钥，妥善保管，只有自己知道，很明显，非对称加密。
李四给张三写信，写完之后，用张三的公钥加密，通过邮局寄给张三，即使邮递员拆开信封看，他也看不懂，因为内容是密文，只有张三的密钥才能解密。
张三收到信后，用私钥解密，可以正常阅读。
现在张三要给李四回信，写完后，用hash函数生成摘要digest。
然后张三，再用私钥对摘要加密，生成数字签名signature。
然后把签名附在信的下面，一起发给李四。
过程是：信明文 - hash - digist - 私钥加密 - signature。
李四收到回信后，用张三的公钥对数字签名解密，得到摘要，由此证明，信确实是张三发出的，为什么？因为如果不是张三发的，那写信的人就没有张三私钥，用别的私钥加密得到的签名，是无法用张三的公钥解开的。
李四，再对信的内容做hash，得到摘要，与上一步得到的摘要对比，如果一致，则证明信的内容没有被修改过，信的内容是完整的。
复杂的情况出现了。
王五，用自己的公钥替换李四保存的张三的公钥，也就是王五欺骗了李四，李四误把王五的公钥当张三的公钥，这样一来，王五就能冒充张三给李四写信（王五用自己的私钥加密）。
问题是什么？问题是李四不能确信自己保存的公钥真的是张三的公钥。如果客户端电脑上存的工商银行官网的公钥，实际上是骗子公司的公钥，那就麻烦大了。
怎么破？让张三去认证中心CA（Certificate Authority），为公钥做认证，怎么做呢？CA中心用自己的私钥，对张三的公钥和其他相关信息一起加密，生成数字证书（Digital Certificate）。
张三拿到数字证书后，以后给李四回信，在签名的同时，附带上数字证书。
李四收到信之后，从CA的公钥解开数字证书，取出张三的公钥（一定是真的），然后就能放心的愉快的按之前的流程解开签名了。
数字证书加入后，核心区别就是张三的公钥不再保存在李四处，而是通过数字证书下发。
为什么数字证书里的张三的公钥一定是真的呢？因为CA是权威机构，假设全世界就一家（其实不止，但也不多），它的公钥天下尽知，就是固定的串，所以能用CA公钥解开的证书，一定是CA颁布的，因为CA用它的私钥加密产生的证书。很明显，非对称加密能用于证明我是我。
密钥交换算法
著名的DH密钥交换算法，这个算法很有意思，也很巧妙，简而言之，就是通信双方交换一点信息（不怕被偷看到），然后就在两端，分布产生出一个相同的密钥，神奇啊。
有一个很有意思的例子。
Alice和Bob要协商出一个公共的颜色，他们可以交换信息，但交换的信息，可以被偷看到，怎么办？既能协商出公共颜色，又不能让别人知道呢。
密钥交换算法的原理跟这个差不多，网上有大量的资料讲述这个问题，我觉得理解了上面的例子，再看ECDH便也不难了。
众所周知http是互联网协议，但是它不够安全，所以后面有改进版的https，其实就是多了一个TLS，这个是传输层加密，本质上，就是通过handshake，协商出一个会话密钥，后面的数据传递，都用这个密钥做对称加解密。
我们经常讲安全通道，其实也就是协商出一个会话密钥，他并不神秘。胡乱放几张图片吧。
为了减少这几个RTT，又想了各种办法，然后复用连接的话，就可以做到0RTT，1RTT了。
就说这些吧，最后抛几个名词，有兴趣自行百度学习：DTLS，HMAC，AEAD，重放攻击，放大攻击，是不是很高端？
通过之前的学习，我们已经了解了哈希函数在散列表中的应用，哈希函数就是哈希算法的一个应用。那么在这里给出哈希的定义： 将任意长度的二进制值串映射为固定长度的二进制值串，这个映射规则就是哈希算法，得到的二进制值串就是哈希值 。
要设计一个好的哈希算法并不容易，它应该满足以下几点要求：
哈希算法的应用非常广泛，在这里就介绍七点应用：
有很多著名的哈希加密算法：MD5、SHA、DES...它们都是通过哈希进行加密的算法。
对于加密的哈希算法来说，有两点十分重要：一是很难根据哈希值反推导出原始数据；二是散列冲突的概率要很小。
当然，哈希算法不可能排除散列冲突的可能，这用数学中的 鸽巢原理 就可以很好解释。以MD5算法来说，得到的哈希值为一个 128 位的二进制数，它的数据容量最多为 2 128 bit，如果超过这个数据量，必然会出现散列冲突。
在加密解密领域没有绝对安全的算法，一般来说，只要解密的计算量极其庞大，我们就可以认为这种加密方法是较为安全的。
假设我们有100万个图片，如果我们在图片中寻找某一个图片是非常耗时的，这是我们就可以使用哈希算法的原理为图片设置唯一标识。比如，我们可以从图片的二进制码串开头取100个字节，从中间取100个字节，从结尾取100个字节，然后将它们合并，并使用哈希算法计算得到一个哈希值，将其作为图片的唯一标识。
使用这个唯一标识判断图片是否在图库中，这可以减少甚多工作量。
在传输消息的过程中，我们担心通信数据被人篡改，这时就可以使用哈希函数进行数据校验。比如BT协议中就使用哈希栓发进行数据校验。
在散列表那一篇中我们就讲过散列函数的应用，相比于其它应用，散列函数对于散列算法冲突的要求低很多（我们可以通过开放寻址法或链表法解决冲突），同时散列函数对于散列算法是否能逆向解密也并不关心。
散列函数比较在意函数的执行效率，至于其它要求，在之前的我们已经讲过，就不再赘述了。
接下来的三个应用主要是在分布式系统中的应用
复杂均衡的算法很多，如何实现一个会话粘滞的负载均衡算法呢？也就是说，我们需要在同一个客户端上，在一次会话中的所有请求都路由到同一个服务器上。
最简单的办法是我们根据客户端的 IP 地址或会话 ID 创建一个映射关系。但是这样很浪费内存，客户端上线下线，服务器扩容等都会导致映射失效，维护成本很大。
借助哈希算法，我们可以很轻松的解决这些问题：对客户端的 IP 地址或会话 ID 计算哈希值，将取得的哈希值域服务器的列表的大小进行取模运算，最后得到的值就是被路由到的服务器的编号。
假设有一个非常大的日志文件，里面记录了用户的搜索关键词，我们想要快速统计出每个关键词被搜索的次数，该怎么做呢？
分析一下，这个问题有两个难点：一是搜索日志很大，没办法放到一台机器的内存中；二是如果用一台机器处理这么大的数据，处理时间会很长。
针对这两个难点，我们可以先对数据进行分片，然后使用多台机器处理，提高处理速度。具体思路：使用 n 台机器并行处理，从日志文件中读出每个搜索关键词，通过哈希函数计算哈希值，然后用 n 取模，最终得到的值就是被分配的机器编号。
这样，相同的关键词被分配到了相同的机器上，不同机器只要记录属于自己那部分的关键词的出现次数，最终合并不同机器上的结果即可。
针对这种海量数据的处理问题，我们都可以采用多机分布式处理。借助这种分片思路，可以突破单机内存、CPU等资源的限制。
处理思路和上面出现的思路类似：对数据进行哈希运算，对机器数取模，最终将存储数据（可能是硬盘存储，或者是缓存分配）分配到不同的机器上。
你可以看一下上图，你会发现之前存储的数据在新的存储规则下全部失效，这种情况是灾难性的。面对这种情况，我们就需要使用一致性哈希算法。
哈希算法是应用非常广泛的算法，你可以回顾上面的七个应用感受一下。
其实在这里我想说的是一个思想： 用优势弥补不足 。
例如，在计算机中，数据的计算主要依赖 CPU ，数据的存储交换主要依赖内存。两者一起配合才能实现各种功能，而两者在性能上依然无法匹配，这种差距主要是： CPU运算性能对内存的要求远高于现在的内存能提供的性能。
也就是说，CPU运算很快，内存相对较慢，为了抹平这种差距，工程师们想了很多方法。在我看来，散列表的使用就是利用电脑的高计算性能（优势）去弥补内存速度（不足）的不足，你仔细思考散列表的执行过程，就会明白我的意思。
以上就是哈希的全部内容
哈希是一种加密算法，也称为散列函数或杂凑函数。哈希函数是一个公开函数，可以将任意长度的消息M映射成为一个长度较短且长度固定的值H（M），称H（M）为哈希值、散列值（Hash Value）、杂凑值或者消息摘要。它是一种单向密码体制，即一个从明文到密文的不可逆映射，只有加密过程，没有解密过程。 扩展资料
Hash算法的特点：
易压缩：对于任意大小的输入x，Hash值的长度很小，在实际应用中，函数H产生的Hash值其长度是固定的。
易计算：对于任意给定的消息，计算其Hash值比较容易。
单向性：对于给定的Hash值，要找到使得在计算上是不可行的，即求Hash的逆很困难。在给定某个哈希函数H和哈希值H（M）的情况下，得出M在计算上是不可行的。即从哈希输出无法倒推输入的原始数值。这是哈希函数安全性的基础。
抗碰撞性：理想的Hash函数是无碰撞的，但在实际算法的.设计中很难做到这一点。
有两种抗碰撞性：一种是弱抗碰撞性，即对于给定的消息，要发现另一个消息，满足在计算上是不可行的；另一种是强抗碰撞性，即对于任意一对不同的消息，使得在计算上也是不可行的。
高灵敏性：这是从比特位角度出发的，指的是1比特位的输入变化会造成1/2的比特位发生变化。消息M的任何改变都会导致哈希值H（M）发生改变。即如果输入有微小不同，哈希运算后的输出一定不同。
