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1. 定义
单向散列函数（one-way hash function）是指对不同的输出值，通过单向散列函数进行计算，失去固定长度的输入值。这个输出值称为音讯（message），输入值称为散列值（hash value）。
单向散列函数也被称为音讯摘要函数（message digest function）、哈希函数或者杂凑函数。输出的音讯也称为原像（pre-image）。输入的散列值也称为音讯摘要（message digest）或者指纹（fingerprint），相当于该音讯的身份证。
单向散列函数有多种实现算法，常见的有：MD5、SHA-1、SHA-2和 SHA-3。
2. 个性
通过下面的定义，咱们对单向散列函数的理解还是含糊的。上面介绍单向散列函数的个性，加深一下印象。
2.1 散列值长度固定
无论音讯的长度有多少，应用同一算法计算出的散列值长度总是固定的。比方 MD5 算法，无论输出多少，产生的散列值长度总是 128 比特（16字节）。
然而比特是计算机可能辨认的单位，而咱们人类更习惯于应用十六进制字符串来示意（一个字节占用两位十六进制字符）。
2.2 音讯不同其散列值也不同
应用雷同的音讯，产生的散列值肯定雷同。
应用不同的音讯，产生的散列值也不雷同。哪怕只有一个比特的差异，失去的散列值也会有很大区别。
这一个性也叫做抗碰撞性，对于抗碰撞性弱的算法，咱们不应该应用。
2.3 具备单向性
只能通过音讯计算出散列值，无奈通过散列值反算出音讯。
2.4 计算速度快
计算散列值的速度快。只管音讯越长，计算散列值的工夫也越长，但也会在短时间内实现。
3. 常见算法
MD5 与 SHA-1 算法已被攻破，不应该被用于新的用处；SHA-2 与 SHA-3 还是平安的，能够应用。
SHA-2包含：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
SHA-3包含：SHA3-224、SHA3-256、SHA3-384、SHA3-512。
| 算法名称 | 散列值长度 | 是否平安 |
|---|---|---|
| MD5 | 128 | 不平安 |
| SHA-1 | 160 | 不平安 |
| SHA-224 | 224 | 平安 |
| SHA-256 | 256 | 平安 |
| SHA-384 | 384 | 平安 |
| SHA-512 | 512 | 平安 |
| SHA-512/224 | 224 | 平安 |
| SHA-512/256 | 256 | 平安 |
| SHA3-224 | 224 | 平安 |
| SHA3-256 | 256 | 平安 |
| SHA3-384 | 384 | 平安 |
| SHA3-512 | 512 | 平安 |
4. 利用场景
单向散列函数并不能确保信息的机密性，它是一种保障信息完整性的明码技术。上面来看它的利用场景。
4.1 用户密码保护
用户在设置明码时，不记录明码自身，只记录明码的散列值，只有用户本人晓得明码的明文。校验明码时，只有输出的明码正确，失去的散列值肯定是一样的，示意校验正确。
为了避免彩虹表破解，还能够为明码进行加盐解决，只有验证明码时，应用雷同的盐即可实现校验。
应用散列值存储明码的益处是：即便数据库被盗，也无奈将密文反推出明文是什么，使明码保留更平安。
4.2 接口验签
为了保障接口的平安，能够采纳签名的形式发送。
发送者与接收者要有一个共享秘钥。当发送者向接收者发送申请时，参数中附加上签名（签名由共享秘钥 + 业务参数，进行单向散列函数加密生成）。接收者收到后，应用雷同的形式生成签名，再与收到的签名进行比对，如果统一，验签胜利。
这样即能够验证业务参数是否被篡改，又能验明发送者的身份。
4.3 文件完整性校验
文件被挂载到网站时，同时也附上其散列值和算法，比方 Tomcat 官网。
用户下载后，计算其散列值，比照后果是否雷同，从而校验文件的完整性。
4.4 云盘秒传
当咱们将本人喜爱的视频放到网盘上时，发现只用了几秒的工夫就上传胜利了，而这个文件有几个G大小，是怎么做到的呢？
其实这个“秒传”性能能够利用单向散列函数来实现。
当咱们上传一个文件时，云盘客户端会先为该文件生成一个散列值。拿着这个散列值去数据库中匹配，如果匹配到，阐明该文件曾经在云服务器存在。只需将该散列值与用户进行关联，便可实现本次“上传”。
这样，一个文件在云服务器上只会存一份，大大节约了云服务器的空间。
5. 代码实现
JDK的 java.security.MessageDigest 类为咱们提供了音讯摘要算法，用于 MD5和SHA的散列值生成。上面代码做了简略的封装，便于间接应用。
public class MDUtil { /** * MD5 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 32位十六进制字符串 */ public static String MD5(byte[] data) { try { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5"); byte[] bytes = md.digest(data); return bytesToHexString(bytes); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return ""; } /** * MD5 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 32位十六进制字符串 */ public static String MD5(String data) { return MD5(data.getBytes()); } /** * SHA-1 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 40位十六进制字符串 */ public static String SHA1(byte[] data) { try { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1"); byte[] bytes = md.digest(data); return bytesToHexString(bytes); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return ""; } /** * SHA-1 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 40位十六进制字符串 */ public static String SHA1(String data) { return SHA1(data.getBytes()); } /** * SHA-224 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 56位十六进制字符串 */ public static String SHA224(byte[] data) { try { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-224"); byte[] bytes = md.digest(data); return bytesToHexString(bytes); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return ""; } /** * SHA-224 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 56位十六进制字符串 */ public static String SHA224(String data) { return SHA224(data.getBytes()); } /** * SHA-256 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 64位十六进制字符串 */ public static String SHA256(byte[] data) { try { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256"); byte[] bytes = md.digest(data); return bytesToHexString(bytes); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return ""; } /** * SHA-256 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 64位十六进制字符串 */ public static String SHA256(String data) { return SHA256(data.getBytes()); } /** * SHA-384 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 96位十六进制字符串 */ public static String SHA384(byte[] data) { try { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-384"); byte[] bytes = md.digest(data); return bytesToHexString(bytes); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return ""; } /** * SHA-384 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 96位十六进制字符串 */ public static String SHA384(String data) { return SHA384(data.getBytes()); } /** * SHA-512 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 128位十六进制字符串 */ public static String SHA512(byte[] data) { try { MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-512"); byte[] bytes = md.digest(data); return bytesToHexString(bytes); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return ""; } /** * SHA-512 加密 * * @param data 要加密的数据 * @return 128位十六进制字符串 */ public static String SHA512(String data) { return SHA512(data.getBytes()); } /** * 将字节数组转换为十六进制字符串 * * @param bytes 字节数组 * @return 十六进制字符串 */ private static String bytesToHexString(byte[] bytes) { StringBuilder hexValue = new StringBuilder(); for (byte b : bytes) { int val = b & 0xFF; if (val < 16) { hexValue.append("0"); } hexValue.append(Integer.toHexString(val)); } return hexValue.toString(); }}上面别离应用这些算法计算“123456”的散列值：
public static void main(String[] args) { System.out.println("MD5\t\t" + MDUtil.MD5("123456")); System.out.println("SHA-1\t" + MDUtil.SHA1("123456")); System.out.println("SHA-224\t" + MDUtil.SHA224("123456")); System.out.println("SHA-256\t" + MDUtil.SHA256("123456")); System.out.println("SHA-384\t" + MDUtil.SHA384("123456")); System.out.println("SHA-512\t" + MDUtil.SHA512("123456"));}输入后果：
MD5 e10adc3949ba59abbe56e057f20f883eSHA-1 7c4a8d09ca3762af61e59520943dc26494f8941bSHA-224 f8cdb04495ded47615258f9dc6a3f4707fd2405434fefc3cbf4ef4e6SHA-256 8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92SHA-384 0a989ebc4a77b56a6e2bb7b19d995d185ce44090c13e2984b7ecc6d446d4b61ea9991b76a4c2f04b1b4d244841449454SHA-512 ba3253876aed6bc22d4a6ff53d8406c6ad864195ed144ab5c87621b6c233b548baeae6956df346ec8c17f5ea10f35ee3cbc514797ed7ddd3145464e2a0bab413我用的是Java8，还不反对 SHA-3，所以下面代码只封装了MD5、SHA-1和SHA-2。
从Java9开始反对SHA-3
6. 残缺代码
残缺代码请拜访我的Github，若对你有帮忙，欢送给个Star，谢谢！
https://github.com/gozhuyinglong/blog-demos/blob/main/java-source-analysis/src/main/java/io/github/gozhuyinglong/utils/MDUtil.java
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