信息安全原理与实践_第二版05_哈希函数和他

任务一 MD5算法111111*********一．哈希函数简介信息安全的核心技术是应用密码技术。

密码技术的应用远不止局限于提供机密性服务,密码技术也提供数据完整性服务。

密码学上的散列函数(Hash Functions)就是能提供数据完整性保障的一个重要工具。

Hash函数常用来构造数据的短“指纹”：消息的发送者使用所有的消息产生一个附件也就是短“指纹”，并将该短“指纹”与消息一起传输给接收者。

即使数据存储在不安全的地方，接收者重新计算数据的指纹，并验证指纹是否改变，就能够检测数据的完整性。

这是因为一旦数据在中途被破坏，或改变，短指纹就不再正确。

散列函数是一个函数，它以一个变长的报文作为输入，并产生一个定长的散列码，有时也称为报文摘要，作为函数的输出。

散列函数最主要的作用于是用于鉴别，鉴别在网络安全中起到举足轻重的地位。

鉴别的目的有以下两个：第一，验证信息的发送者是真正的，而不是冒充的，同时发信息者也不能抵赖，此为信源识别；第二，验证信息完整性，在传递或存储过程中未被篡改，重放或延迟等。

二．哈希函数特点密码学哈希函数（cryptography hash function，简称为哈希函数）在现代密码学中起着重要的作用，主要用于对数据完整性和消息认证。

哈希函数的基本思想是对数据进行运算得到一个摘要，运算过程满足：z压缩性：任意长度的数据，算出的摘要长度都固定。

z容易计算：从原数据容易算出摘要。

z抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的摘要都有很大区别。

z弱抗碰撞：已知原数据和其摘要，想找到一个具有相同摘要的数据（即伪造数据），在计算上是困难的。

z强抗碰撞：想找到两个不同的数据，使它们具有相同的摘要，在计算上是困难的。

三．针对哈希函数的攻击与传统密码体制的攻击方式相比，对散列函数的攻击方法主要有两种：z穷举攻击：它可以用于任何类型的散列函数的攻击，最典型的方式就是所谓的“生日攻击”。

封面作者：PanHongliang仅供个人学习Hash函数在信息安全中的重要运用学号：09008010124姓名：罗杨摘要：随着计算机和Internet在各行各业的广泛应用，信息高速化的交互传递过程中，信息安全问题备受关注。

而基于hash函数的各种算法的产生和运用，为信息上一把牢固的安全之锁，md5、sha-1文件校验，加密存储，数字签名，PKI建设等对各种信息有充分的安全保障，能有效地防止攻击，保证真实信息不被修改或者泄露。

关键词：哈希 hash md5 数字签名 PKI 散列校验公钥私钥一、定义Hash，一般翻译做"散列"，也有直接音译为"哈希"的，就是把任意长度的输入（又叫做预映射， pre-image），通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。

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，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。

简单的说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函数。

HASH主要用于信息安全领域中加密算法，他把一些不同长度的信息转化成杂乱的128位的编码里，叫做Hash值。

二、算法举例1、MD4MD4(RFC 1320)是 MIT 的 Ronald L. Rivest 在 1990 年设计的，MD 是Message Digest 的缩写。

它适用在32位字长的处理器上用高速软件实现--它是基于 32 位操作数的位操作来实现的。

MD4散列的例子：MD4 ("") = 31d6cfe0d16ae931b73c59d7e0c089c0MD4 ("a") = bde52cb31de33e46245e05fbdbd6fb24MD4 ("abc") = a448017aaf21d8525fc10ae87aa6729dMD4 ("message digest") = d9130a8164549fe818874806e1c7014b2、MD5MD5(RFC 1321)是 Rivest 于1991年对MD4的改进版本。

哈希函数的工作原理及应用1. 哈希函数是什么？哈希函数（Hash Function）是一种将任意输入数据映射到固定大小的输出值的算法。

它的主要作用是将任意长度的输入转换为固定长度的哈希值，通常是一个较短的字符串。

哈希函数是一种单向函数，即无法通过哈希值逆向推导出原始输入数据。

2. 哈希函数的工作原理哈希函数的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：2.1. 输入处理哈希函数接收一个输入数据，并对其进行处理。

输入数据可以是任意长度的字节流，例如一段文字、文件内容等。

2.2. 算法运算哈希函数使用特定算法对输入数据进行运算，以生成一个固定长度的哈希值。

常用的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。

2.3. 哈希值输出哈希函数将计算得到的哈希值输出，通常是一个较短的字符串。

哈希值具有以下特点：•固定长度：无论输入数据的长度如何，哈希值的长度是固定的。

•唯一性：不同的输入数据经过哈希函数计算得到的哈希值几乎是唯一的。

•高度离散性：输入数据的微小变化会导致哈希值产生较大的变化。

2.4. 校验和与冲突校验和是哈希函数的一个重要应用，用于验证数据的完整性。

通过计算输入数据的哈希值，并与预先计算好的校验和进行比较，可以判断数据是否被篡改。

然而，由于输入数据的长度可能远大于哈希值的长度，哈希函数的输出空间有限，难免会出现哈希冲突的情况，即不同的输入数据计算得到相同的哈希值。

针对哈希冲突，常见的解决方法包括拉链法、开放定址法等。

3. 哈希函数的应用哈希函数在计算机科学和密码学领域有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：3.1. 数据完整性校验哈希函数常用于验证数据的完整性。

发送方计算数据的哈希值，并将其附加到数据中一起发送。

接收方收到数据后，重新计算哈希值，并与发送方传递的哈希值进行比较，从而判断数据是否在传输过程中被篡改。

3.2. 数据加密哈希函数在密码学中被广泛用于数据加密。

将敏感数据通过哈希函数进行加密，可以将数据转化为一串乱码，提供一定的数据保护。

hash的实现原理
哈希的实现原理是将输入数据通过特定的算法转换为固定长度的输出，使得输出数据具有唯一性和不可逆性。

其原理如下：
1. 输入数据：哈希算法接收输入数据作为输入。

2. 哈希函数：选择合适的哈希函数，它将输入数据作为输入，并使用复杂的算法对输入数据进行处理。

3. 哈希计算：哈希函数对输入数据进行计算，并生成固定长度的哈希值作为输出。

哈希值是一个字符串或数字，通常是一个较短的字符序列。

4. 唯一性：相同的输入数据将生成相同的哈希值。

不同的输入数据几乎不可能生成相同的哈希值，因此哈希函数具有唯一性，即任意两个不同的输入数据生成的哈希值几乎不会相同。

5. 不可逆性：由哈希值无法还原出输入数据。

即使输入数据只进行了微小的改动，其生成的哈希值也会有很大的差异，因此无法通过逆向运算得到原始数据。

6. 哈希表：哈希值通常作为索引存储在哈希表中。

哈希表是一种数据结构，使用哈希函数将键映射到特定位置，通过哈希值可以快速检索到对应的数据。

需要注意的是，虽然哈希函数具有唯一性，但由于输入数据的长度可以是任意的，因此在极少数情况下可能存在哈希冲突，
即不同的输入数据生成了相同的哈希值。

因此，在选择和设计哈希函数时，需要考虑到其安全性和抗碰撞能力，以降低哈希冲突的概率。

五种哈希函数原理
哈希函数是一种将任意大小的数据映射为固定大小（通常较小）的值的函数。

它将输入数据（称为键或消息）作为输入，并输出固定大小的哈希值。

哈希函数的原理是基于以下几种常见的方法：
1.消除冲突：当输入的数据较大且哈希值的长度较小，产生冲突（多个数据具有相同的哈希值）是不可避免的。

哈希函数使用不同的技巧来减少冲突的可能性。

最常用的方法是使用“除余法”，即将输入数据与一个大数相除并取余数作为哈希值。

通过选择合适的大数，可以降低冲突的概率。

2.均匀分布：一个好的哈希函数应该能够将输入数据均匀地分散到哈希值空间中。

这意味着每个可能的哈希值都应具有相同的概率被选中。

均匀分布可以避免冲突，提高哈希查找的效率。

为了实现均匀分布，哈希函数使用不同的算法，如乘法哈希、折叠哈希和平方取中哈希等。

3.确定性：哈希函数应该是确定性的，即给定相同的输入，总是会得到相同的哈希值。

这种确定性是很重要的，因为它允许在需要时重复使用相同的哈希值。

4.不可逆性：好的哈希函数应该是不可逆的，即不可能从哈希值推导出原始的输入数据。

这种不可逆性可以保证哈希函数的安全性，使得无法通过观察哈希值来推断原始数据。

5.高效性：哈希函数应该是高效的，即在给定的时间内能够计算出哈希值。

高效性对于处理大量数据和高速的哈希查找非常重要。

哈希函数可以通过使用简单的算法来提高计算效率。

总之，哈希函数的原理是通过将输入数据映射到固定大小的哈希值，
以减少存储空间和提高数据检索的效率。

哈希函数的性能取决于消除冲突、均匀分布、确定性、不可逆性和高效性等因素的综合考虑。

信息安全的原理与实践一、信息安全原理信息安全保护的基础是对信息的整个生命周期进行严密保护，包括信息的创建、传输、存储和使用。

信息安全原理主要包括以下几个方面。

1、机密性机密性是指信息只能被授权的用户访问和使用，未经授权者不能知道该信息的内容。

为了实现机密性，我们需要使用一些加密算法，例如对称密钥算法和非对称密钥算法。

其中对称密钥算法是使用同一把密钥对信息进行加密和解密，常用的对称密钥算法有DES、AES和RC4等；而非对称密钥算法则是使用不同的公钥和私钥对信息进行加密和解密，常用的非对称密钥算法有RSA、DSA和ECC等。

2、完整性完整性是指信息在传输和存储过程中不能被篡改。

为了实现信息的完整性，我们可以使用哈希函数来生成一个摘要值，对于每条信息都生成一个唯一的摘要值，一旦信息被篡改，摘要值也会发生变化，从而保证信息完整性。

3、可用性可用性是指信息系统能够满足用户正常使用的需求，确保信息及相关服务能够顺畅地运行。

为了实现可用性，我们需要在设计信息系统的时候充分考虑系统的可扩展性、高可用性、容错能力和故障恢复能力等方面的问题。

4、不可抵赖性不可抵赖性是指在信息交换过程中，发送方不能否认发送的信息；接收方也不能否认收到的信息。

为了实现不可抵赖性，我们可以使用数字签名技术，对发送的信息进行签名，从而确保信息的可信度和完整性。

二、信息安全实践在日常生活中，我们需要注意许多信息安全实践方面的问题，以确保个人信息的安全。

1、密码保护对于每个人来说，设置一个安全的密码至关重要。

密码应该是强度高的，包括字母、数字和符号等混合组成，密码长度也要足够长。

此外，我们还需要定期更改密码，防止密码泄露带来的安全风险。

2、防病毒在日常使用计算机和移动设备时，我们需要安装杀毒软件来保护系统的安全。

杀毒软件可以检测并清除病毒、木马等恶意软件，从而避免这些软件对系统造成损害。

3、加密传输在使用网络进行通信时，需要注意对通信内容进行加密。

信息安全的原理与实践信息安全是指在计算机和网络环境中保护信息的机密性、完整性和可用性的过程。

随着互联网的发展和普及，信息安全问题变得愈发重要。

本文将从信息安全的原理和实践两个方面进行论述。

一、信息安全的原理1. 保密性：信息的保密性是信息安全的基本要求之一。

实现信息保密的方法包括加密算法、访问控制和身份验证等。

2. 完整性：信息的完整性指信息在传输和存储过程中不被篡改或损坏。

实现信息完整性的方法包括数据签名、哈希算法和完整性检查等。

3. 可用性：信息的可用性意味着信息在需要时能够及时访问和使用。

实现信息可用性的方法包括备份和恢复策略、容灾机制和访问控制等。

4. 不可抵赖性：信息的不可抵赖性是指发送方不能否认发送过的信息，接收方不能否认接收到的信息。

实现信息不可抵赖性的方法包括数字签名和安全审计等。

二、信息安全的实践1. 加密技术：加密是信息安全的基础。

常见的加密算法有对称加密算法和非对称加密算法。

对称加密算法使用相同的密钥进行加解密，速度快但密钥管理较为复杂；非对称加密算法使用公钥和私钥进行加解密，安全性较高但速度较慢。

在实践中，可以根据需求选择合适的加密算法和密钥长度。

2. 防火墙和入侵检测系统：防火墙和入侵检测系统是保护网络安全的重要手段。

防火墙可以过滤和监控网络流量，阻止潜在的攻击和未经授权的访问；入侵检测系统可以监测和识别网络中的入侵行为，及时发现并阻止攻击。

3. 访问控制和身份验证：访问控制和身份验证是保证信息安全的基本措施。

访问控制通过权限控制和访问策略限制用户对系统和数据的访问；身份验证通过用户名、密码、指纹等方式确认用户的身份。

4. 安全审计和漏洞扫描：安全审计和漏洞扫描是发现和修复系统漏洞的重要手段。

安全审计可以记录和分析系统中的安全事件，发现潜在的安全隐患；漏洞扫描可以主动扫描系统中的漏洞，并提供修复建议和措施。

信息安全的原理与实践是保护信息安全的重要方法和手段。

在实际应用中，我们需要不断更新和提高信息安全的意识，合理选择和配置安全设备和技术，加强网络安全管理，以保障信息的安全性。

哈希函数可以对任意长度信息生成唯一的信息指纹哈希函数是一个常见且重要的概念，它可以对任意长度的信息生成唯一的信息指纹。

在计算机科学领域，哈希函数被广泛应用于数据加密、数据完整性校验、密码学等方面。

本文将深入探讨哈希函数的原理、应用和意义，希望能够帮助读者更全面地理解这一概念。

1. 哈希函数的基本原理哈希函数是一种将任意长度的输入串映射为固定长度的输出串的方法。

其基本原理是通过一种算法将输入数据转换为一个固定长度的字符串，通常是以数字和字母组成的十六进制串。

哈希函数的输出被称为哈希值或信息指纹，它能够表示输入数据的特征，并且具有唯一性。

这意味着不同的输入数据经过哈希函数处理后，其生成的信息指纹应该是不同的，但是相同的输入数据经过哈希函数处理后，其生成的信息指纹应该是相同的。

2. 哈希函数的应用哈希函数在计算机科学领域有着广泛的应用。

其中最为常见的应用之一是密码学领域。

在密码学中，哈希函数被用于将用户的密码进行哈希处理，并将哈希值存储在数据库中。

当用户进行登录验证时，输入的密码会经过哈希函数处理，然后与数据库中存储的哈希值进行比对，从而验证用户的身份。

哈希函数还被用于数据完整性校验。

在数据传输过程中，发送方可以使用哈希函数计算数据的信息指纹并发送给接收方，接收方可以通过对接收到的数据再次计算信息指纹并与发送方提供的信息指纹进行比对，来验证数据是否被篡改。

3. 哈希函数的意义哈希函数的意义在于其生成的信息指纹具有唯一性和固定长度。

这使得哈希函数成为保护数据安全和验证数据完整性的重要工具。

在数据存储和传输中，哈希函数能够帮助我们快速准确地判断数据是否被篡改，从而保障数据的可靠性和安全性。

哈希函数还被广泛应用于数据唯一标识和数据检索方面，比如在分布式系统中，通过对数据进行哈希处理可以将数据均匀地分布到不同的节点上，提高系统的负载均衡性。

4. 个人观点和理解在我看来，哈希函数是计算机科学中一项非常重要的技术，它不仅在密码学和数据完整性校验方面发挥着重要作用，而且在数据处理和分布式系统中也有着广泛的应用。

哈希算法原理和用途哈希算法是一种常用的数据处理和保护技术，可以有效地防止数据在传输过程中的篡改。

哈希算法也被用于验证数据的完整性。

这种算法通过一种可以将任意长度的输入值映射到固定长度输出结果的特殊方法实现该功能。

哈希算法最早发源于十九世纪末的密码学领域，最初是用来使密码更加安全。

当时的加密技术假设攻击者无法获得计算结果的原始输入。

哈希算法由此而来，使用单向函数将原始输入转换为固定长度的结果，从而使得攻击者无法推断出原材料。

由于哈希算法的安全性，它的应用衍生了出来，并被广泛应用在各种领域，如数据安全，认证，存储等。

哈希算法是建立在散列函数和摘要算法基础上的，其中散列函数是一个映射函数，它把任意长度的输入值映射成固定长度的散列值输出，而摘要算法是把原始输入数据转换成摘要输出，摘要输出具有一定的唯一性，使得攻击者无法推断出输入数据的原始内容。

因此，哈希算法可以用来验证数据的完整性和安全性，并保护数据在传输过程中不被篡改。

常用的哈希算法有MD5，SHA-1，SHA-2，SHA-3等，其中SHA-2系列算法是目前最常用的哈希算法。

MD5是一种摘要算法，用于计算所谓的“消息摘要”。

它可以保证在不同的系统之间传输消息，并且保证消息在传输过程中没有被篡改。

SHA-1和SHA-2是算法家族，用于计算数据的摘要值，确保消息在传输过程中没有被篡改。

SHA-3系列是一种新的哈希算法，它的目的是改善SHA-2系列的加密性能、抗攻击性能和抗碰撞性能。

哈希算法在很多领域都有广泛的应用，包括数据安全、数据传输安全、数据处理、认证、数据存储等。

在互联网安全领域，哈希算法被广泛用于建立安全连接防止数据在传输过程中被篡改，利用哈希算法可以确保数据在发出和接收时保持完整。

在网络存储领域，哈希算法可以有效地保护数据的完整性，同时也能检测出数据的变化。

在认证应用中，哈希算法用于确保用户身份，确保用户只有登录成功才能访问敏感数据和系统。

总之，哈希算法是一种安全性高的数据处理和保护技术，已被广泛应用在认证、数据传输安全、数据存储等方面，可以很好地防止数据在传输过程中的篡改和验证数据的完整性。

Hash原理和实现方式1. 介绍Hash（哈希）是一种将任意长度的输入数据转换为固定长度输出的算法。

该算法通过将输入数据映射到一个固定大小的哈希值来实现。

哈希函数通常用于数据完整性校验、密码学以及数据索引等领域。

本文将详细解释Hash的基本原理和实现方式，并介绍一些常见的Hash算法。

2. Hash函数基本原理Hash函数是Hash算法的核心组成部分，它接受任意长度的输入数据，并生成一个固定长度的哈希值。

2.1 确定性Hash函数应该是确定性的，即对于相同的输入数据，始终生成相同的哈希值。

这样可以保证在相同条件下产生相同结果，便于验证和比较。

2.2 均匀性理想情况下，Hash函数应该能够将不同的输入数据均匀地映射到不同的哈希值上。

这样可以最大程度地避免冲突，提高哈希表等数据结构的效率。

2.3 不可逆性Hash函数应该是不可逆的，即从哈希值无法推导出原始输入数据。

这样可以保护敏感信息和密码等重要数据的安全。

2.4 固定长度Hash函数应该生成固定长度的哈希值，无论输入数据的长度如何。

这样可以方便存储和比较哈希值。

3. Hash算法实现方式Hash算法有多种实现方式，下面介绍几种常见的实现方式。

3.1 分组Hash算法分组Hash算法将输入数据分成多个固定大小的块，然后对每个块进行处理，并生成最终的哈希值。

3.1.1 MD5（Message Digest Algorithm 5）MD5是一种广泛使用的分组Hash算法，它接受任意长度的输入数据，并生成一个128位（16字节）的哈希值。

MD5主要用于数据完整性校验和密码存储等领域。

然而，由于其安全性较低和易受到碰撞攻击，已经不再推荐使用。

3.1.2 SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）SHA-1是一种与MD5类似的分组Hash算法，它接受任意长度的输入数据，并生成一个160位（20字节）的哈希值。

SHA-1在密码学领域中仍然广泛使用，但也存在安全性问题。

hash的原理一、概述哈希函数是一种将任意长度的消息映射为固定长度的消息摘要的函数。

哈希函数具有不可逆性、唯一性和抗碰撞能力等特点，常用于数据加密、数字签名、身份验证等领域。

二、哈希算法分类常见的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。

其中，MD5和SHA-1已经被证明存在安全漏洞，不再被推荐使用；而SHA-256则是目前最为广泛使用的哈希算法之一。

三、哈希函数原理1. 哈希函数输入哈希函数通常接收一个输入消息M，并将其转换为一个固定长度的摘要D。

D通常是一个二进制串，可以表示为16进制数或64位字符串。

2. 哈希函数输出哈希函数输出通常具有以下特点：（1）唯一性：对于任意不同的输入消息M，其输出D是唯一的。

（2）不可逆性：无法通过D推导出M。

（3）抗碰撞能力：很难找到两个不同的输入消息M1和M2，使得它们的输出D1和D2相同。

3. 哈希函数实现原理哈希函数实现原理通常包括以下步骤：（1）消息填充：将输入消息M填充到一个固定长度的块，通常是512位或1024位。

（2）初始向量：选择一个初始向量IV，用于初始化哈希函数。

（3）压缩函数：对每个填充块进行压缩操作，生成一个中间状态H。

（4）输出转换：对中间状态H进行处理，生成最终的哈希值D。

四、哈希算法应用1. 数据加密哈希函数可以用于数据加密，将敏感数据转换为不可逆的摘要。

通常情况下，用户输入密码时，系统会将其转换为摘要并存储在数据库中。

当用户再次登录时，系统会将用户输入的密码与存储在数据库中的摘要进行比较，以验证用户身份。

2. 数字签名数字签名是一种用于验证文档完整性和认证发送方身份的技术。

数字签名通常包括以下步骤：（1）使用哈希函数对文档进行摘要计算。

（2）使用私钥对摘要进行加密，并形成数字签名。

（3）将数字签名与文档一起发送给接收方。

（4）接收方使用公钥解密数字签名，并使用哈希函数计算文档的摘要。

如果两个摘要相同，则说明文档完整且发送方身份得到验证。

《信息安全原理与技术》第2版部分习题与参考答案选择题1.如果m表示明文,c表示密文,E代表加密变换,D代表解密变换,则下列表达式中描述加密过程的是( A )A、c=E(m)B、c=D(m)C、m=E(c)D、m=D(c)2.将获得的信息再次发送以在非授权情况下进行传输，这属于（D ）A 窃听B篡改C 伪装D 重放3. DES加密过程用以下形式交换，其中正确的是( B )A、L i-1=R i-1R i-1=L i-1⊕f(R i,K i) i=1,2,3, (16)B、L i=R i-1R i=L i-1⊕f(R i-1,K i) i=1,2,3, (16)C、L i-1=R i+1 R i=L i+1⊕f(R i-1,K i) i=1,2,3, (16)D、L i-1=R i-1R i=L i+1⊕f(R i-1,K i) i=0,1,2,3, (15)4. 在不知道密钥的情况下，通过获取密文而恢复明文的方法是。

（ C ）A、密钥管理B、数据加密解密算法C、密码分析D、密码编码5. RSA属于（ B ）A、传统密码体制B、非对称密码体制C、现代密码体制D、对称密码体制6.下面哪个加密算法被选为AES( B )A MARSB RijndaelC TwofishD E27. AES中输入密钥扩展为44个字所组成的数组，每一轮有4个字的密钥，这里一个字的位数是（ C ）A、8B、16C、32D、648. DES中子密钥的位数是（ B ）A、32B、48C、56D、649. 如果使用两密钥的Triple-DES，则下面正确的是（A ）A C = E K1[D K2[E K1[P]]]BC = E K1[E K2[E K1[P]]]C C = E K3[D K2[E K1[P]]] D C = E K1[D K2[D K1[P]]]答案：ADBCB BCBA1. DES中如果S盒输入为110011，则对应输入位置为（ B ）A、第2行第9列B、第4行第10列C、第3行第10列D、第3行第11列2. 密码编码学的目的是（ A ）A．伪装信息B．破译加密消息C．窃取信息 D．密码分析3. 每次加密一位或者一个字节是（ B ）A、离散密码B、流密码C、随机密码D、分组密码4. 在下列密码体制中，加密密钥k1 解密密钥k2 是相同的。