密码散列函数

几个月前介绍的数字签名实现了报文鉴别的三个需求，在这里把这三个需求再列在下面：
1.报文鉴别，接收者能够确认该报文一定是发送者发送的
2.报文完整性，接收者能够确认报文是完整的，没有被第三方篡改
3.不可否认，发送者不能对发送的报文进行抵赖

我们很容易想到，这三个特性在现实生活中的实例，其实就是盖章和亲笔签名的使用，在网络安全的应用就是数字签名。

但是对于较长的报文来说，使用数字签名会给计算机带来较大的开销。为了减少签名和核实签名的计算开销，我们可以使用一种叫做密码散列函数的东西

散列函数的两个特点：
1.散列函数的输入可以很长，但是输出长度则是固定的，并且较短。散列函数的输出叫做散列值。
2.不同的散列值肯定对应这不同的输入，但是不同的输入却可能得出相同的散列值，也就是说，输入和散列值是多对一的关系。

还有一个重要的特点：要找到两个不同的报文，他们具有相同的密码散列函数输出，在计算上是不可行的。这就意味着密码散列函数是一种单向函数。

一个场景：如果我们固定长度的散列值被截获了，截获者也不能伪造出另一个明文，使得这个明文通过散列函数的输出和截获的散列值相等。散列函数可以保证报文的完整性。

实用的密码散列函数MD5和SHA-1
MD5曾猜想，根据给定的MD报文摘要码，要找出一个与原来报文有相同报文摘要的另一报文，其难度在计算上几乎是不可能实现的，但是中国学者王小云在2004年发表论文证明可以用系统的方法找出一对报文，这对报文具有相同的MD5报文摘要，仅需15分钟或者不到一小时。
随后便出现了代替MD5的安全散列算法SHA-1

这里以MD5为例介绍报文摘要，因为目前新的散列函数都是由MD5发展而来的。

MD5算法的大致过程
1.把任意长的报文按模 计算其余数（64位），追加在报文的后面。
2.在报文和余数之间填充1~512位，使得填充后的总长度是512的整数倍。填充的首位是1，后面都是0
3.把追加和填充后的报文分割为一个个512位的数据块，每个512位的报文数据再分成4个128位的数据块一次送到不同的散列函数进行4轮计算，每一轮又都按32位的小数据块进行复杂的运算，一直到最后计算出MD5报文摘要代码（128位）