这是我要的文件吗？

  由于某些原因，访问国外网站的速度较慢，所以我们常使用镜像网站下载文件。假设你正通过镜像网站从网络上下载一款软件，但是如何保证你下载的软件是正版，没有被恶意篡改过呢？怎么保证我的软件的完整性呢?

单向散列函数

  要解决上述问题就需要用到单向散列函数，单向散列函数相当于为数据增加一个数据指纹，我们使用一个函数计算出数据的指纹，这个指纹是独一无二的，相同数据生成指纹相同，不同数据生成指纹不同(即使一小点改动最终生成的指纹都完全不同)，通过对比指纹验证数据是否被篡改过。

如下图所示：

  单向散列函数有一个输入和一个固定长度的输出。输入称为消息，输出称为散列值。输入可以是一个文件，一个视频，一段程序等等(本质都是二进制数据流)，输入不限长度，输出散列值的长度跟消息的长度无关，不论多大长度的消息，都会计算出固定长度的散列值。

单向散列函数性质

• 对于任何长度的输入数据块都能产生固定长度的输出散列值。
• 能快速计算散列值。
• 消息不同散列值不同，一点点的变动都会引起整个散列值的巨大变化。(因为散列值的长度是固定的，所以有可能会出现不同的消息产生相同散列值的情况，这种情况叫做碰撞)
• 单向性(不能通过散列值反算出消息)。

常用单向散列函数

消息摘要算法(Message Digest)

  MD4和MD5是由Rivest分别在1990 年和 1992 年设计的，现在已经不再安全了。它们接受任意长度数据流后可以产生出一个128bits(16字节)的散列值。1996年后该算法被证实存在弱点，可以被破解，对于需要高度安全性的数据，建议改用其他算法，如下面的 SHA-2。

安全散列算法(Secure Hash Algorithm)

  SHA 算法是一种密码散列函数算法标准，由美国国家安全局研发，SHA算法经过了SHA-1，SHA-2，SHA-3。

• SHA-1：一种能够产生 160bits(20字节) 散列值的单向散列函数，已经不安全，现在不推荐使用。
• SHA-2：是 SHA-1 的后继者，其下又可再分为六个不同的算法标准，包括：SHA-224、SHA-256(常用)、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
• SHA-3：第三代安全散列算法(之前名为 Keccak)，这个算法比起其他算法计算速度明显更快。

应用

• 检测数据是否被篡改(防篡改)
• 基于口令的加密
• 消息认证码
• 数字签名
• 伪随机生成器
• 一次性口令