哈希函数

哈希函数是一种把任意长度数据 → 固定长度输出 的算法

特点

固定长度输出

无论输入多长，输出长度固定。

例如：

• SHA256 → 256 位（32 字节）
• MD5 → 128 位（16 字节）

不可逆

无法从哈希值反推出原始数据。

A → hash
但不能 hash → A

雪崩效应

输入哪怕改一个字符，结果都会完全不同。

hello
→ 2cf24d...

hellO
→ 872e4e...

一致性

相同的输入，相同的算法，必定具有相同的输出

常见哈希算法

算法	长度（HEX）	是否安全	说明
MD5	32	❌ 不安全	已被破解
SHA256	64	✅ 安全	常用
SHA512	128	✅ 安全	更强

哈希是不安全的

虽然哈希值不可逆，但是哈希具有一致性，因此通过暴力枚举，就有可能得到原始值。

因为哈希输出是固定长度，而输入是无限可能。当输入数量超过输出空间，就一定会出现碰撞（哈希碰撞）。（例如 SHA256 只有 2²⁵⁶ 种结果）。

哈希碰撞在数学上必然存在，但在工程上可以忽略。

应用

密码存储

数据库通常不会存储明文密码，会将原始密码转为哈希值存入数据库。

password → hash → 存数据库

验证时

输入密码 → hash → 对比数据库

文件完整性校验

下载文件后：

文件 → 计算 hash
对比官方 hash

一致 说明文件未被篡改

bcrypt

bcrypt 是一种专门用于密码存储的慢哈希算法。bcrypt 设计目标不是“快速算出哈希”，而是“让破解变得非常慢”。

bcrypt通常需要第三方库支持

原理

bcrypt 哈希值的特点是加密后的字符串包含了加密时的算法版本、成本因子、盐、和最终得到的哈希值

$2a$10$7mG.bF32bv36IBLetWB11O6zMAXe9Zc5P7cTkfgqTol7yVspl37Va

$算法版本$成本因子$盐值+哈希结果

• 算法版本

表示 bcrypt 版本。

• 成本因子

成本因子来控制计算轮数。

cost = 10 →2^10→ 1024 次运算
cost = 12 →2^12→ 4096 次运算

• 盐

bcrypt 会自动生成并保存在bcrypt哈希值中。

工作流程

• 密码存储

密码 → 加盐 → 多轮哈希 → 存储结果

• 验证密码

输入密码 → 解析该账号的 bcrypt hash 中的 salt 和 cost → 重新计算 → 比较