散列（又叫Hash）和加密在身份校验、敏感信息传输等应用中用途广泛。

把他们放在一起写的原因是，网上太多资料，将散列和加密的概念混为一谈，误导性极大。

由于编码/解码运算和上述二者有一定的相似之处，因此放在这里一并讲述。

注：本文中，为了表述严谨，所有的“位”代表的是字符个数之意，而bit则指代计算机数据中的基本单位比特。

1.三者的共同点

它们都表述了一种映射关系，将原始数据A映射到新的数据B。

在散列运算中，B一般称之为摘要，英文为digest. 其代表算法有MD5，SHA1， SHA256等。从A -> B的运算，称之为散列、哈希；从B -> A的运算（严格意义上来说，它不算一种运算）是不存在的，当然可以通过一些其他的手段比如查表法来实现，这个在下文中会谈到。

在加密运算中，A一般称之为明文或原文，B一般称之为密文。A->B的运算，称为加密；反之，即为解密。

而在编码中，A->B的运算称为编码，反之为解码。

2.三者的区别

散列

在散列运算中，是将一个较长的数据A，运算成为一个较短的数据B，如MD5的128bits，SHA1的160bits。

以MD5为例，谈谈它的几个重要特点。

• 不可逆。即无法找到一个算法，从B逆推出A。
• A的微小改变，会引起B的显著不同。举个例子，动手计算下字符A的MD5值为0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661，B的MD5值为92eb5ffee6ae2fec3ad71c777531578f，相差巨大。
• 必然存在多个数据有相同的MD5值。从一个接近无限的元素集合映射到一个有限的元素集合，必然有多个元素A被映射到相同的元素B。

基于以上三点，MD5的一个重要应用就是，证明数据在传输过程中有没有受损，或是被篡改。

如在网络上下载一些较大的文件如系统镜像时，下载站通常会提供MD5校验值，下载完成后对文件计算MD5，与网站提供的值比对，即可知道文件下载的是不是正确的，或是有没有损坏。

又如网站登录时，服务端明文保存用户名密码是一件极为不安全的事情，因此在过去很长的一段时间里，网站都是保存用户密码的MD5值。用户登录时，js会计算并提交密码的MD5值到服务端作比对，如果一致，则认为登录成功。

上述做法看上去没什么问题。由于MD5不能逆推出原文，因此，暴力穷举成为了唯一的办法。所谓的暴力穷举，指的是计算一定范围内字符串的MD5值，并建立反向映射关系。比如我计算出“123456”的MD5值是E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E，我把它存在一张表里，key是E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E，value是“123456”。再遇到同样的MD5值，就知道其原文是“123456”。因此，随着我计算范围的扩大，这个表会越来越大，覆盖的原文的面积也会越来越广。这样的MD5-原文的反向映射表，通常称为彩虹表。因此，为什么再三强调密码要够复杂，弱密码的MD5早已存在于彩虹表里，被查表破解是分分钟的事情。实际上，查表破解一直以来就是一个经典的破解办法，其实质，就是穷举。

查表，是从MD5“逆推出”原文的唯一办法。

针对暴力查表破解，人们又想出了一个新的解决方法，即加盐。所谓加盐，即在原始的密码后加上“盐”，并且，每个用户的盐不同。这个盐是保存在服务端的。登录时，先从服务端获取该用户的盐值，并加到用户的密码字符串后，然后再计算MD5值提交验证。由于每个用户的盐不一样，所以，即使用户用了相同的密码，其MD5都是不一样的，因为加盐后的原文不一样了。加盐可以说是现今比较安全的一种做法，毕竟Hacker不可能针对每个用户的不同的盐值去单独建立一张彩虹表，成本太高，收益太小。

最后谈谈MD5碰撞。所谓的MD5碰撞算法，指的是，在已知原文A和MD5值B的情况下，通过该碰撞算法，在有限的时间里，构造出一个A‘，拥有相同的MD5值B。

该算法的潜在应用，更多的在于伪造、篡改信息。比如我今天发出一封邮件，邮件内容是A：“往Jack账户上转帐10000元。”，并把该邮件的MD5值通过另外一种方式发给了收件人。那么通过该碰撞算法，我们在截获该邮件后，通过MD5碰撞，构造出邮件A‘：“往John账户上转帐10000元。”，假设二者的MD5相同，收件人收到邮件并比对MD5后，确认邮件无误，但是却将钱转给了别人。

看起来很危险，但实际操作起来难度要大的多。因为通常情况下，A和A‘是大相径庭的两个数据，相似度极低，可能A有10个字节，A’却有上百MB；即便能让它们在特定格式下，可见内容一样，但大小差异如此之大，收件人多半会起疑心。

因此，针对所谓MD5不安全、被破解的“大新闻”，还是不要像某些媒体一样，“见得风是得雨”。

未完待续。

散列、加密、编码 漫谈