你是不是对MD5算法有误解？

大家常听到“MD5加密”、“对称加密”、“非对称加密”，那么MD5属于哪种加密算法？
面试问这样的问题，准是在给你挖坑。

"MD5加密"纯属口嗨，MD5不是加密算法，是摘要算法(散列算法)。

今天小码甲带大家梳理加密算法、摘要算法的定义和场景：

伸手党先看答案：

加密算法的目的，在于使别人无法成功查看加密的数据，并且在需要的时候还可以对数据进行解密来重新查看数据。

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而MD5算法是一种哈希算法（散列算法），哈希算法的设计目的本身就决定了，它在大多数情况下都是不可逆的，即你通过哈希算法得到的数据，无法经过任何算法还原回去。 所以既然不能将数据还原，也就不能称之为解密；既然不能解密，那么哈希的过程自然也就不能称作是[加密]了。

加密算法

加密： 是以某种特殊的算法改变原有的信息，使得未授权的用户即使获得已加密的信息，但因不知解密的方法，仍然无法了解信息的内容。

解密：加密的逆过程为解密，即将该加密信息转化为其原来信息的过程。

加密算法分为对称加密和非对称加密，其中对称加密算法的加解密密钥相同，非对称加解密的密钥不同。

HTTPS就同时用到非对称加密和对称加密，在连接建立的阶段，使用非对称加解密(传输密钥)， 在通信阶段使用对称密钥加解密数据。

摘要算法

摘要算法，又称哈希算法、散列算法。通过一个函数，将任意长度的内容转换为一个固定长度的数据串。

摘要算法之所以能指出数据是否被篡改，就是因为摘要函数是一个单向函数，计算很容易，但通过摘要(digest) 反推data却非常困难，而且，对于原始数据做一个bit的修改，都会导致计算出的摘要完全不同。

理论上哈希算法都会有哈希冲突： 总会有不同的key，通过一个哈希函数，打到一个哈希值上， 现在的HMACSHA256的冲突概率极小，sha冲突基本可以忽略。

使用迅雷下载某片的时候，下载站会顺带给你一个MD5校验码；
你找一个MD5校验工具，对下载下来的文件执行MD5算法，将得到的哈希值与下载站附带的MD5值对比，如果值是相同的，说明从该网站下载的文件没有损坏。

HMAC

延伸聊一个结合了密钥和哈希功能的请求认证方案：
HMAC ( hash-based message authenticated code)

很多第三方平台都采用这种授权认证方案，你回想一下，api平台是不是经常给你一对AppID Serect Key

1. Client & Server 都知晓一个私钥serect key

2. 客户端每次请求时，会针对(请求数据+ secret key)生成一个hash值
   HMAC = hashFunc(secret key + message)

3. 客户端将哈希值做为请求的一部分，一起发送

4. 当服务端收到请求， 对( 收到的请求+ 查到的Serectkey')生成哈希，将计算的哈希值与请求中附带的原哈希值对比，如果相同，则认定请求来自受信Client，且请求未被篡改。

为什么会有这样的效果？

首先：Client 和Server的哈希值相同，根据哈希算法的设计初衷，说明请求过程未被篡改；
（还要评估你的高强度哈希函数，忽略可能的哈希冲突）

另一方面也反推 Client 和Server使用了相同的Serect Key , 而Serect Key是私密信息，故此处的Client不可抵赖。

还可以考虑在客户端生成哈希时加入timestamp时间戳（请求还要附带这个时间戳），服务端收到后先对比服务器时间戳与请求时间戳，限制15s内为有效请求，再对（请求信息+ 时间戳+ serectkey)哈希对比，缓解重放攻击。

总结

本文给出的示例： HTTPS、迅雷MD5校验，足够帮助你了解加密算法和摘要算法的设计目的。

• 加密算法的目的是： 防止信息被偷看
• 摘要算法的目的是： 防止信息被篡改

以后使用时候也能有的放矢，面试时也不会闹出笑话。

最后给出的WebAPI授权方案HMAC，算是密钥+哈希算法结合的一个应用场景， 具备快速、自签名的特点。

有关MD5散列算法再补充我自己的几个理解。

1. 在不同机器上对同一文件做md5sum， 为什么值是一样的？

这是因为md5的计算过程只依赖与文件的内容，而不依赖与文件的位置、文件名或者操作系统。

md5算法会逐字节地处理文件的数据，并通过一系列的数学运算来生成一个固定长度的输出，这个输出是文件内容的数字摘要， 这也是md5可以跨平台和跨设备工作的原因。

2. md5 算法的核心

   • 初始化： 使用4个预定义的常量数
   • 预处理
   • 主循环
   • 处理每一个字
   • 更新寄存器
   • 输出

   md5算法的设计目的是 为了确保即使输入的微小变化，也能产生截然不同的输出，同时输出不嫩如果回溯到输入，这杯称为 雪崩效应。

3. md5 散列值是随机的吗 ？
   md5 算法不是随机的，而是确定性的， 对同一内容的计算（不care环境、平台、时间）都会产生一个固定的输出， 这个过程看似复杂且看似随机，但实际每一步都是严格定义好的，我随后去gpt查询了md5算法的第一步：初始化使用的4个预定义的常量，这4个常量值也不是随机选取的，这4个值是固定的（在算法设计时就确定下来的）， 这些值实际是从圆周率小数点的数字中计算出来的，具体是π的前32位小数， 选择小河蟹初始值的原因是希望能够确保算法从一个“随机”点开始， 从而增加其输出的不可预测性，但实际这些值并非真正的随机数，而是π这一无理数的特性精心挑选的， 它被认为是一种“自然的”随机数源，有助于确保md5算法的输出具有良好的散列特性。

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