哈希

哈希函数接受任意大小的输入，并生成固定大小的输出，称为摘要。相同的输入始终会生成相同的摘要。

关键在于，哈希是一种单向操作。您无法通过数学方法将摘要逆向还原为原始输入。这正是哈希区别于编码和加密的地方。

密码哈希函数应具备以下特性：

• 确定性：相同输入产生相同输出。
• 计算速度快（对于通用哈希而言），但密码哈希最好应当较慢。
• 抗原像攻击：给定摘要后，无法找到对应的输入。
• 抗碰撞：难以找到具有相同摘要的两个输入。
• 雪崩效应：一个比特发生变化时，约一半的输出比特会翻转。

MD5 会生成 128 位（32 个十六进制字符）的摘要。它速度快，历史上也很常见，但在密码学上已经被攻破：现实中存在可行的碰撞攻击。

绝不要将 MD5 用于安全用途。您仍会在文件校验和旧系统中遇到它，因此它在安全评估期间经常成为攻击目标。

SHA（安全哈希算法）家族更加稳健：

• SHA-1：160 位。现在被认为已经不安全（碰撞攻击“SHADOW HAMMER”/ SHAttered）。请避免使用。
• SHA-2：包括 SHA-256 和 SHA-512。应用广泛，目前仍然安全。
• SHA-3：基于 Keccak 的较新设计，是 SHA-2 的替代方案。

加密可以使用密钥进行逆向还原，而哈希完全不可逆。这正是哈希被用于存储密码的原因：服务器永远不需要原始密码。

您登录时，服务器会对您输入的内容进行哈希，然后将结果与存储的哈希进行比较。如果二者匹配，您就通过了身份验证。明文密码从不会被存储。

由于哈希是确定性的，'password' 的摘要对每个用户都相同。攻击者会预先计算巨大的“摘要到明文”查找表，这些表称为彩虹表。

如果两个用户使用相同的密码，他们存储的哈希值也会完全相同，从而泄露这一事实。单独使用 MD5 或 SHA-256 这类快速哈希不适合存储密码。

盐值是在哈希之前添加到每个密码中的唯一随机值。这意味着：

• 相同的密码会产生不同的哈希值。
• 预先计算的彩虹表会失去作用。

盐值会与哈希值一同存储，并不需要保密。它的作用是让每个哈希值都唯一，迫使攻击者分别破解每一个哈希值。

bcrypt 专门用于存储密码。它有意设计得很慢，并包含可配置的成本因子（工作因子）；随着硬件性能提升，您可以相应地提高其计算成本。

bcrypt 哈希值会将算法、成本和盐值嵌入同一个字符串中。运行缓慢是一项安全特性：它会限制攻击者猜测密码的速度。

除了 bcrypt 之外，现代密码哈希选项还包括：

• scrypt：具有内存硬度，可抵抗 GPU 和 ASIC 攻击。
• Argon2：密码哈希竞赛的获胜算法，可调节时间和内存成本，是现代推荐的选择。
• PBKDF2：对快速哈希执行数千甚至更多次迭代；可以接受，但弱于上述算法。

哈希也用于确保完整性，而不仅仅是处理密码。HMAC（基于哈希的消息认证码）将哈希与密钥结合，用于验证消息的完整性和真实性。

文件校验和（通常使用 SHA-256）可以让您确认下载内容是否遭到篡改。作为黑客，校验和不匹配可能意味着文件已被修改，或其中包含恶意内容。

作为黑客，您会不断遇到哈希：

• Linux 中的 /etc/shadow 存储带盐密码哈希，通常带有类似 $6$（SHA-512）或 $2b$（bcrypt）的前缀。
• Windows 将 NTLM 哈希存储在 SAM 数据库中。
• Web 应用会将哈希密码存储在用户表中。

识别前缀后，您可以立即判断所用算法，并确定破解策略。

现在您已经理解了哈希：

• 哈希是一种单向、固定大小且确定性的转换方式，与编码和加密不同。
• MD5 和 SHA-1 已被攻破；对于一般的完整性校验，请使用 SHA-256。
• 对于密码，请使用缓慢且带盐的算法：bcrypt、scrypt 或 Argon2。
• 盐值可以抵御彩虹表；HMAC 可以提供基于密钥的完整性保护。

接下来，您将学习使用 AES 和 RSA 进行对称加密与非对称加密。