一次健忘暗码激发的算法思索

前两天筹备登岸某网站的时辰，在实行了屡次常用暗码失败后，我点击了“健忘暗码”，娴熟地填入手机号码，随即就收到了一条来自生疏号码的短信，内里包括着一个六个数字串，我将这个数字串填入网站提供的输入框，就进入了暗码重置流程。

这里有一点细节，值得我们留意，为什么我健忘了暗码，你不直接把原暗码返回给我?而是给我一个不相干的口令来重置暗码?

前段时刻，华住(某大型连锁旅馆)再次产生脱库变乱。因为内部措施员失误，将数据库暗码果真于Github上，让人拿走了数亿用户的开户记录和他们的登岸信息(包罗暗码)。若是这些暗码用明文存储，那非法分子偷取数据库后，拿到明文暗码，就可以垂手可得的拿邮箱和暗码去实行登岸你的各类交际网站，乃至各类金融帐户。要知道有许多人着实对账户安详不足重视，金融账户和交际账号都行使统一个暗码。在云云数目级下(上亿)的帐户暗码泄漏，对付互联网安详将是一场庞大的大难。

云云看来，处事器是不会明文存储你的用户暗码的。这也就能表明，为什么不爽性直接将原暗码返回给你了。由于就连他们也不知道。

那么题目来了，在数据库存储的到底是什么?它应该是被某种算法加密过的密文，而且无法举办反向破解，担保了被黑客拿到了也能担保数据的相对安详。而这个算法，就是我们接下来要先容对哈希算法。

哈希(Hash)算法，因为其不行反向破解的特征被普及用于私密信息的掩护和校验。

哈希算法是一个较量泛的观念，他的详细实现有很多种，各人所熟知的有 MD5，SHA256等。

此刻拿 MD5来举例，MD5动静择要算法(英语：MD5 Message-Digest Algorithm)，一种被普及行使的暗码散列函数，可以发生出一个128位(16字节)的散列值(hash value)。

可是人类其实看不惯二进制，以是128位的二进制凡是会暗示成32位的十六进制(由0-9,a-f构成)，他们是等价的。

说了那么多，这个散列值到底长啥样呢。

在 Python 中

import hashlib    
 
m1 = hashlib.md5()    
m1.update("hello")    
print(m1.hexdigest()) 
# 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592 

用 shell 就更简朴了

echo -n hello | md5sum             
# 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592  - 

有不少人会将 哈希(Hash) 和 加密(Encrypt)夹杂起来，着实它们是纷歧样的：

• 哈希：将方针文本转换成具有沟通长度的、不行逆的字符串，也叫动静择要，是一对多的映射相关(即多个明文也许对应统一个哈希值)。
• 加密：将方针文本转换成具有差异长度的、可逆的密文，是一对一的映射相关(即一个密文只能对应一个明文)

因为哈希算法是一对多的映射，以是差异的输入是有也许获得了统一个哈希值，这时辰就产生了"哈希碰撞"(collision)。

哈希碰撞固然产生概率小，可是一旦产生，就会发生严峻的安详题目：

案例一

许多收集处事会行使哈希函数，发生一个 token 用于标识用户的身份和权限。

假如两个差异的用户，获得了同样的 token，就产生了哈希碰撞。处事器将把这两个用户视为统一小我私人，这意味着，用户 B 可以读取和变动用户 A 的信息，这无疑带来了很大的安详隐患。

案例二

我们都用过收集付出器材，若是我此刻从 A 帐户转给帐户 B 1000块钱，买卖营业信息在收集中举办传输，有也许被黑客给截持并改动我们的数据，将方针帐户改成黑客本身的帐户。云云一来，我们的款子就被窃取了。

假如行使哈希算法，就可以在客户端处，将转账的信息举办处理赏罚，处理赏罚要领是，将要加密的数据加上一个约定好的字符串一路举办哈希，天生一个信息择要。

若是在收集传输进程中不幸被黑客修改了方针帐户和转帐金额，比及了付出平台的处事器端，会将传输过来的信息和之前约定好的字符串再次举办哈希。然后和之前谁人哈希举办比对，因为之前的数据已经被改动了，以是验证不通过，转帐失败。从而担保了我们的资金安详。

前面讲到了很多哈希在现实糊口中的应用，可以发明，哈希被普及的应用在安详规模。那哈希真的没有步伐破解吗?

虽然有，这里举三个常见的例子。

1. 暴力穷举法

暴力穷举法，就是简朴粗暴的列举出全部的原文，并计较其哈希值，然后将计较功效与方针哈希值逐一比对。因为原文的也许性有无数多种，以是这种要领时刻伟大度高得怪僻，极不行取。必要大量的计较，因此破解速率很是慢，以14位字母和数字的组合暗码为例，共有1.24×10^25种也许，纵然电脑每秒钟能举办10亿次运算，也必要4亿年才气破解。

就算有一天，真找到一个和方针哈希值相称的原文，这个原文也不必然是谜底，由于哈希斗嘴的存在，多个原文是有也许有着统一个哈希值。

2. 字典法

反思暴力列举法，它着实做了太多无用的计较。一样平常人的暗码城市取一些有非凡意义的字符，好比生日，名字缩写等。有人就会把这些常用的高频率的暗码组合，试先计较并存储起来。比及要用的时辰，直接到数据库里查询对应的哈希值就行了。

假如说暴力列举法，是时刻换空间，那字典法就是空间换时刻。

必要海量的磁盘空间来储存数据，仍以14位字母和数字的组合暗码为例，天生的暗码32位哈希串的比较表将占用2.64 * 10^14 TB 的存储空间。怎样增进暗码长度或添加标记，必要的时刻或磁盘空间将越发不可思议，显然这两种要领是难以让人满足的。

（62^14*192）/8/1024/1024/1024/1024=2.64 * 10^14 (GB) 

3. 彩虹表法

暴力列举和字典法，都只合用于长度较短，组合简朴的暗码。

接下来为各人先容一种高效的暗码进攻要领：彩虹表。它可以用于伟大一点的暗码。

（编辑：河北网）

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