Security 散列算法和加密算法的根本区别

我看到散列和加密算法之间有很多混淆，我想听听关于以下方面的专家建议：

何时使用哈希与加密

散列或加密算法的不同之处（从理论/数学层面） i、 e.什么使哈希不可逆（没有彩虹树的帮助）

以下是一些类似的SO问题，这些问题并没有我所想的那么详细：

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如果您不想恢复原始输入，请使用哈希，如果您想恢复原始输入，请使用加密

散列接受一些输入并将其转换为一些位（通常被认为是一个数字，如32位整数、64位整数等）。相同的输入总是会产生相同的散列，但在这个过程中，您主要会丢失信息，因此无法可靠地再现原始输入（不过有一些注意事项）

加密主要保留您输入到加密函数中的所有信息，只会使任何人在没有特定密钥的情况下很难（理想情况下不可能）返回到原始输入

散列的简单示例

下面是一个简单的例子，可以帮助您理解为什么散列不能（在一般情况下）返回原始输入。假设我正在创建一个1位哈希。我的哈希函数将一个位字符串作为输入，如果输入字符串中设置了偶数个位，则将哈希设置为1；如果输入字符串中设置了奇数，则将哈希设置为0

例如：

Input    Hash
0010     0
0011     1
0110     1
1000     0

请注意，有许多输入值会导致哈希值为0，也有许多输入值会导致哈希值为1。如果知道散列值为0，则无法确定原始输入是什么

顺便说一句，这个1位散列并不完全是人为的。。。看一看

加密的简单示例

你可以用一个简单的字母替换来加密文本，比如说，如果输入是a，你写B。如果输入是B，你写C。一直到字母表的末尾，如果输入是Z，你再写a

Input   Encrypted
CAT     DBU
ZOO     APP

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就像简单的散列示例一样，这种类型的加密有。

好吧，您可以在。。。但既然你想要一个解释，我会尽我所能：

哈希函数 它们提供任意长度输入和（通常）固定长度（或更小长度）输出之间的映射。它可以是任何内容，从简单的crc32到完整的加密哈希函数，如MD5或SHA1/2/256/512。关键是，有一个单向映射正在进行。它总是一个多：1映射（意味着总是会有冲突），因为每个函数产生的输出都比它能够输入的小（如果你把每个可能的1mb文件都输入到MD5中，你会得到大量的冲突）

它们很难（或实际上不可能）逆转的原因在于它们内部的工作方式。大多数加密哈希函数在输入集上迭代多次以生成输出。因此，如果我们查看每个固定长度的输入块（取决于算法），哈希函数将调用当前状态。然后，它将迭代该状态，并将其更改为新状态，并将其用作自身的反馈（MD5对每个512bit数据块执行64次）。然后，它以某种方式将所有这些迭代的结果状态组合在一起，形成结果散列

现在，如果您想解码散列，首先需要弄清楚如何将给定的散列拆分为其迭代状态（对于小于数据块大小的输入，有1种可能性，对于较大的输入，有许多可能性）。然后，您需要为每个状态反转迭代。现在，为了解释为什么这很难，想象一下尝试从以下公式推导

a

和

b

：

10=a+b

。

a

和

b

有10种正组合可以工作。现在循环一段时间：

tmp=a+b；a=b；b=tmp

。对于64次迭代，您可以尝试10^64次以上的可能性。这只是一个简单的加法，在迭代之间保留一些状态。实哈希函数做的操作远远不止一个（MD5对4个状态变量做15个操作）。由于下一次迭代依赖于上一次迭代的状态，并且上一次迭代在创建当前状态时被破坏，因此几乎不可能确定导致给定输出状态的输入状态（对于每个迭代而言）。结合这一点，再加上所涉及的大量可能性，即使是MD5解码也将占用几乎无限（但不是无限）的资源量。资源如此之多，如果您知道输入的大小（对于较小的输入），那么强制执行哈希实际上比尝试解码哈希要便宜得多

加密功能 它们在任意长度的输入和输出之间提供1:1的映射。它们总是可逆的。需要注意的重要一点是，使用某种方法它是可逆的。对于给定的键，它总是1:1。现在，有多个输入：可能会生成相同输出的密钥对（实际上通常会有，具体取决于加密函数）。好的加密数据与随机噪声无法区分。这与良好的哈希输出不同，后者总是采用一致的格式

用例 当您想要比较一个值但无法存储普通表示形式（出于各种原因）时，请使用哈希函数。密码应该非常适合这个用例，因为出于安全原因，您不希望以纯文本形式存储它们（而且不应该）。但是如果你想检查文件系统中的盗版音乐文件呢？每个音乐文件存储3MB是不切实际的。因此，取而代之的是，获取文件的散列并存储它（md5将存储16个字节而不是3mb）。这样，您只需散列每个文件并与存储的dat进行比较

var hash = password + salt;
for (var i = 0; i < 5000; i++) {
    hash = sha512(hash + password + salt);
}

hash = sha512(password + salt); 
for (i = 0; i < 1000; i++) {
    hash = sha512(hash); // <-- Do NOT do this!
}

hash1 = sha1(password + salt);

hash = sha512(password + salt);
for (i = 0; i < 1000; i++) {
    hash = sha512(hash + password + salt);
}

4 + 3 = 7  

7 - 3 = 4     

4 * 5 = 20  

20 / 4 = 5    

22 % 7 = 1   

1  ?  7 = 22  
1  ?  22 = 7

$str = 'My age is 29';
$hash = hash('sha1', $str);
echo $hash; // OUTPUT: 4d675d9fbefc74a38c89e005f9d776c75d92623e

// Invoke this little script 3 times, and it will give you everytime a new hash
$password = '1234';  
$hash = password_hash($password, PASSWORD_DEFAULT);  

echo $hash; 
// OUTPUT 

$2y$10$ADxKiJW/Jn2DZNwpigWZ1ePwQ4il7V0ZB4iPeKj11n.iaDtLrC8bu 

$2y$10$H8jRnHDOMsHFMEZdT4Mk4uI4DCW7/YRKjfdcmV3MiA/WdzEvou71u 

$2y$10$qhyfIT25jpR63vCGvRbEoewACQZXQJ5glttlb01DmR4ota4L25jaW

$password = '1234';  

$hash = '$2y$10$ADxKiJW/Jn2DZNwpigWZ1ePwQ4il7V0ZB4iPeKj11n.iaDtLrC8bu';  
var_dump( password_verify($password, $hash) );  

$hash = '$2y$10$H8jRnHDOMsHFMEZdT4Mk4uI4DCW7/YRKjfdcmV3MiA/WdzEvou71u';  
var_dump( password_verify($password, $hash) );  

$hash = '$2y$10$qhyfIT25jpR63vCGvRbEoewACQZXQJ5glttlb01DmR4ota4L25jaW';  
var_dump( password_verify($password, $hash) );

// OUTPUT 

boolean true 

boolean true 

boolean true

$cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128;
$key = 'A_KEY';
$data = 'My age is 29';
$mode = MCRYPT_MODE_ECB;

$encryptedData = mcrypt_encrypt($cipher, $key , $data , $mode);
var_dump($encryptedData);

//OUTPUT:
string '„Ùòyªq³¿ì¼üÀpå' (length=16)

$decryptedData = mcrypt_decrypt($cipher, $key , $encryptedData, $mode);
$decryptedData = rtrim($decryptedData, "\0\4"); // Remove the nulls and EOTs at the END
var_dump($decryptedData);

//OUTPUT:
string 'My age is 29' (length=12)

$key = 'A_KEY';
$data = 'My age is 29';

// ENCRYPT
$encryptedData = openssl_encrypt($data , 'AES-128-CBC', $key, 0, 'IV_init_vector01');
var_dump($encryptedData);

// DECRYPT    
$decryptedData = openssl_decrypt($encryptedData, 'AES-128-CBC', $key, 0, 'IV_init_vector01');
var_dump($decryptedData);

//OUTPUT
string '4RJ8+18YkEd7Xk+tAMLz5Q==' (length=24)
string 'My age is 29' (length=12)