什么是哈希函数
哈希函数和散列函数
哈希函数和散列函数
哈希函数和散列函数是计算机科学中非常重要的概念。
哈希函数是一种将任意长度的消息映射到固定长度的消息的函数。
散列函数是一种将任意长度的消息映射到固定长度的消息的函数，但它还具有单向性质，即从散列值推导原始消息的难度非常大。
哈希函数可以用于数据的完整性验证、密码学中的消息摘要、散列表等场景。
常见的哈希函数有MD5、SHA-1、SHA-256等。
散列函数则可以用于密码学中的数字签名、加密算法等场景。
常见的散列函数有SHA-1、SHA-2、SHA-3等。
值得注意的是，哈希函数和散列函数虽然都可以将任意长度的消息映射到固定长度的消息，但它们的安全性和用途不同。
对于哈希函数，由于存在哈希碰撞的可能性，因此不能保证将不同的消息映射到不同的哈希值。
而对于散列函数，由于具有单向性质，因此即使知道散列值，也很难推导出原始消息。
在使用哈希函数和散列函数时，需要注意选择合适的算法，根据实际场景进行适当的参数配置，以保证数据的安全。
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2023年网络安全考试题及答案
2023年网络安全考试题及答案题目一：密码学基础1.什么是对称加密？请举个例子。
2.什么是非对称加密？请举个例子。
3.什么是哈希函数？为什么在密码学中被广泛使用？4.什么是数字签名？它的作用是什么？5.什么是公钥基础设施（PKI）？答案：1.对称加密是一种加密方法，在加密和解密过程中使用相同的密钥。
例如，AES（高级加密标准）是一种常用的对称加密算法。
2.非对称加密是一种加密方法，使用一对不同的密钥进行加密和解密。
例如，RSA算法是一种常用的非对称加密算法。
3.哈希函数是将任意长度的输入数据映射为固定长度的输出数据的一种函数。
在密码学中，哈希函数广泛用于校验数据完整性和作为密码存储的安全措施，因为哈希函数是不可逆的，即无法从哈希值推导出原始输入数据。
4.数字签名是用于验证消息的真实性和完整性的密码学工具。
它使用私钥进行签名，公钥进行验证，确保消息在传输过程中没有被篡改或伪造。
5.公钥基础设施（PKI）是一组安全策略、技术和管理机制，用于支持使用非对称加密算法进行密钥管理的网络安全体系结构。
PKI用于提供数字证书（包含公钥和身份信息）和相关的服务，用于验证身份、实现机密通信和保护数据完整性。
题目二：网络攻防1.什么是DDoS攻击？如何防御DDoS攻击？2.什么是SQL注入攻击？如何预防SQL注入攻击？3.什么是跨站脚本攻击（XSS）？如何防御XSS攻击？4.什么是僵尸网络（Botnet）？如何识别和应对僵尸网络攻击？5.什么是零日漏洞？如何对抗零日漏洞攻击？答案：1.DDoS（分布式拒绝服务）攻击是一种网络攻击方式，通过将多个恶意请求分发到目标服务器，导致服务器不可用。
防御DDoS攻击的方法包括网络流量过滤、增加带宽容量、使用反向代理和负载均衡器等技术。
2.SQL注入攻击是一种通过在用户输入中插入恶意SQL代码来执行非法操作的攻击方式。
预防SQL注入攻击的方法包括使用参数化查询或预编译语句、输入验证和过滤、最小化数据库权限等。
几种常见的哈希函数(散列函数)构造方法
几种常见的哈希函数（散列函数）构造方法哈希函数（散列函数）是一种将数据映射到固定长度的哈希值的函数。
它广泛应用于密码学、数据结构和网络安全等领域。
在设计哈希函数时，我们希望它能够将不同的输入映射到尽可能均匀的输出空间中，同时尽量避免冲突和哈希碰撞。
下面介绍几种常见的哈希函数构造方法。
第一种是除留余数法。
它是一种简单的哈希函数，将输入除以一些数并取余数作为哈希值。
这种方法简单快捷，适用于输入数据分布均匀的情况。
但是当输入数据分布不均匀时，容易导致冲突。
第二种是乘法哈希法。
这种方法将输入乘以一个常数，再取结果的小数部分或整数部分作为哈希值。
这种方法能够在一定程度上消除冲突，并且适用于输入数据分布不均匀的情况。
第三种是平方取中法。
该方法先将输入的平方，然后取中间的几位作为哈希值。
这种方法能够较好地消除冲突，但在数据集比较大的情况下，可能会增加计算的复杂度。
第四种是位运算法。
这种方法通常用于处理整数数据。
它将输入的整数进行移位、异或、与、或等位运算，最后得到哈希值。
这种方法在处理整数数据时效果比较好，但对于其他类型的数据可能不太适用。
第五种是分组法。
这种方法将输入数据分为若干个组，对每个组分别应用其他的哈希函数，最后合并得到哈希值。
这种方法可以很好地处理大规模数据，并且能够在一定程度上消除冲突。
第六种是加法哈希法。
该方法将输入的每个字符转化为对应的ASCII 码，然后将这些ASCII码值相加并取余数作为哈希值。
这种方法非常简单，但会导致冲突较多。
除了以上几种常见的哈希函数构造方法外，还有一些其他的方法，比如，有序统计量法、折叠法、循环冗余校验（CRC）等。
不同的哈希函数有不同的优缺点，我们可以根据具体的应用场景选择适合的哈希函数。
此外，为了提高哈希函数的性能，还可以使用哈希函数加速技术，如布谷鸟哈希等。
什么是Hash？什么是Hash算法或哈希函数？什么是map？什么是HashMap？Hash。。。
什么是Hash？什么是Hash算法或哈希函数？什么是map？什么是HashMap？Hash。
1、什么是HashHash也称散列、哈希，对应的英⽂都是Hash。
基本原理就是把任意长度的输⼊，通过Hash算法变成固定长度的输出。
这个映射的规则就是对应的Hash算法，⽽原始数据映射后的⼆进制串就是哈希值。
2.什么是Hash算法或哈希函数？（1）Hash函数（Hash算法）：在⼀般的线性表、树结构中，数据的存储位置是随机的，不像数组可以通过索引能⼀步查找到⽬标元素。
为了能快速地在没有索引之类的结构中找到⽬标元素，需要为存储地址和值之间做⼀种映射关系h(key),这个h就是哈希函数，⽤公式表⽰：h(key)=Addrh:哈希函数key:关键字，⽤来唯⼀区分对象的把线性表中每个对象的关键字通过哈希函数h(key)映射到内存单元地址，并把对象存储到该内存单元，这样的线性表存储结构称为哈希表或散列表。
（2）在设置哈希函数时，通常要考虑以下因素： ○计算函希函数所需的时间 ○关键字的长度 ○哈希表的长度 ○关键字的分布情况 ○记录的查找频率（3）Hash碰撞的解决⽅案①链地址法链表地址法是使⽤⼀个链表数组，来存储相应数据，当hash遇到冲突的时候依次添加到链表的后⾯进⾏处理。
链地址在处理的流程如下：添加⼀个元素的时候，⾸先计算元素key的hash值，确定插⼊数组中的位置。
如果当前位置下没有重复数据，则直接添加到当前位置。
当遇到冲突的时候，添加到同⼀个hash值的元素后⾯，⾏成⼀个链表。
这个链表的特点是同⼀个链表上的Hash值相同。
java的数据结构HashMap使⽤的就是这种⽅法来处理冲突，JDK1.8中，针对链表上的数据超过8条的时候，使⽤了红⿊树进⾏优化。
②开放地址法开放地址法是指⼤⼩为 M 的数组保存 N 个键值对，其中 M > N。
我们需要依靠数组中的空位解决碰撞冲突。
基于这种策略的所有⽅法被统称为“开放地址”哈希表。
哈希Hash(散列函数)
Hash（散列函数）Hash，一般翻译做散列、杂凑，或音译为哈希，是把任意长度的输入（又叫做预映射pre-image）通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。
这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来确定唯一的输入值。
简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数基本概念编辑若结构中存在和关键字K相等的记录，则必定在f(K)的存储位置上。
由此，不需比较便可直接取得所查记录。
称这个对应关系f为散列函数(Hash function)，按这个事先建立的表为散列表。
对不同的关键字可能得到同一散列地址，即key1≠key2，而f(key1)=f(key2)，这种现象称碰撞。
具有相同函数值的关键字对该散列函数来说称做同义词。
综上所述，根据散列函数H(key)和处理冲突的方法将一组关键字映射到一个有限的连续的地址集（区间）上，并以关键字在地址集中的“象” 作为记录在表中的存储位置，这种表便称为散列表，这一映象过程称为散列造表或散列，所得的存储位置称散列地址。
若对于关键字集合中的任一个关键字，经散列函数映象到地址集合中任何一个地址的概率是相等的，则称此类散列函数为均匀散列函数(Uniform Hash function)，这就是使关键字经过散列函数得到一个“随机的地址”，从而减少冲突。
性质所有散列函数都有如下一个基本特性：如果两个散列值是不相同的（根据同一函数），那么这两个散列值的原始输入也是不相同的。
这个特性是散列函数具有确定性的结果。
但另一方面，散列函数的输入和输出不是一一对应的，如果两个散列值相同，两个输入值很可能是相同的，但不绝对肯定二者一定相等（可能出现哈希碰撞）。
输入一些数据计算出散列值，然后部分改变输入值，一个具有强混淆特性的散列函数会产生一个完全不同的散列值。
[1]典型的散列函数都有无限定义域，比如任意长度的字节字符串，和有限的值域，比如固定长度的比特串。
哈希函数的含义
哈希函数的含义哈希函数（Hash Function）是一种用于加密、检索、索引和验证数据完整性的算法。
它接收一个输入数据（通常是一段文本），并输出一个固定长度、不可逆的哈希值作为结果。
这个哈希值通常被用于代表输入数据。
哈希函数主要用于密码学、数据结构、网络安全等领域。
1. 哈希函数是一种单向函数。
即从哈希值无法推算出原始输入数据。
2. 不同的输入数据会产生不同的哈希值，相同的输入数据产生相同的哈希值。
3. 哈希值的长度是固定的，通常是32位或64位。
4. 即使输入数据的长度不同，生成的哈希值长度是一样的。
哈希函数的应用非常广泛，在计算机领域中常用的应用包括：1. 数据加密：哈希函数可以用来对明文进行加密。
将明文输入哈希函数中，产生的哈希值便可以作为密文，用以保护数据的隐私性。
2. 数据完整性检测：通过对数据进行哈希运算，得到一段固定长度的哈希值。
如果数据被篡改，哈希值也会发生变化，从而实现对数据完整性的检查。
3. 数据索引：哈希函数可以将数据映射到一个固定范围的哈希表中。
这样可以快速地在哈希表中查找、删除、修改数据。
4. 身份验证：将用户的密码进行哈希运算，得到一段哈希值保存在数据库中。
当用户输入密码时，将其通过哈希函数运算后，再与数据库中保存的哈希值进行比较，以验证用户身份。
哈希函数主要包括MD5、SHA1、SHA256等。
MD5和SHA1已经被证明是不安全的，因为它们易于被暴力破解。
所以，在安全性要求较高的场合，通常使用SHA256等更安全的哈希函数。
哈希函数是一种十分重要的算法，它在加密、数据完整性检测、数据索引、身份验证等领域都有着广泛的应用。
也需要注意选择安全可靠的哈希函数，以保证数据的安全性。
哈希函数也常常用于信息摘要和数字签名等领域，以防止信息被篡改或冒充。
信息摘要是指通过哈希函数将任意长度的信息变换成固定长度的哈希值，并且只由信息摘要的接收方能够验证消息的完整性和真实性。
数字签名则是一种能够保证文档的完整性和真实性的保障措施，其中哈希值和消息的签名密钥一起被应用于对消息进行数字签名，以保证消息的真实不被篡改。
c语言hash函数
c语言hash函数C语言中的hash函数是一种常用的算法，用于将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值。
哈希函数的设计是计算机科学中的一个重要问题，它在数据结构、密码学、信息检索等领域有广泛的应用。
哈希函数的核心思想是将数据通过某种算法转换成一个固定长度的哈希值，该哈希值可以用来表示原始数据。
在C语言中，哈希函数通常是通过对原始数据进行一系列的位运算、数学运算和逻辑运算来实现的。
一个好的哈希函数应该具备以下几个特点：1.一致性：对于相同的输入，哈希函数应该始终产生相同的输出。
2.高效性：哈希函数应该在很短的时间内计算出哈希值，不应该消耗过多的计算资源。
3.均匀性：哈希函数应该能够将不同的输入均匀地映射到哈希空间中的不同位置，避免产生冲突。
4.不可逆性：哈希函数应该是单向的，即从哈希值无法反推出原始输入。
在实际应用中，我们常常使用哈希函数来实现数据的索引和查找。
例如在散列表中，哈希函数将关键字映射到数组中的位置，从而实现高效的查找操作。
另外，在密码学中，哈希函数也被用于保护数据的完整性和安全性。
当我们要存储敏感信息时，可以先对数据进行哈希处理，然后存储哈希值，从而避免原始数据的泄露。
在C语言中，有很多常用的哈希函数算法，比如MD5、SHA-1、CRC等。
这些算法都有自己独特的设计思想和实现方式。
例如，MD5算法通过对输入数据进行分组、位运算和循环操作，最终产生一个128位的哈希值。
而SHA-1算法则采用了更复杂的位运算和逻辑运算，生成一个160位的哈希值。
除了这些已有的哈希函数算法，我们也可以根据具体的应用场景自己设计哈希函数。
设计一个好的哈希函数需要考虑到输入数据的特点和要求，以及哈希值的分布情况。
在设计过程中，可以采用一些常见的技巧，比如取模运算、位运算和乘法等，以保证哈希函数的性能和效果。
总结起来，C语言中的哈希函数是一种重要的算法，它在数据处理和安全保护中有着广泛的应用。
好的哈希函数能够快速、准确地计算出哈希值，并具备一致性、高效性、均匀性和不可逆性等特点。
哈希函数 介绍
哈希函数介绍
一、什么是哈希函数
哈希函数（Hash Function）又称散列函数、摘要定义函数或一致性映射函数，是一种将任意长度输入变换成固定长度输出的函数。
可以将文件、文本、密码以及其他数字转换成一个固定的数值（散列值或摘要），这个转换过程通常称为哈希运算。
二、哈希函数的特点
（1）哈希函数具有一致性。
输入数据相同则输出的哈希值也相同。
（2）哈希函数具有不可逆性。
输出的哈希值不能从哈希值中直接反推出原始输入数据，即从哈希值出发不能得到原始输入的数据。
（3）哈希函数可以容纳非常大的数据，生成固定长度的哈希值。
（4）哈希函数有很好的散列性。
输入文本不同，其对应的哈希值也不同。
三、哈希函数的应用
（1）消息摘要：哈希函数可以用来生成指定长度的摘要信息，用以验证原文是否被篡改，这在网络安全中有广泛应用。
（2）数据一致性和完整性验证：哈希函数可以用来验证传输的数据是否被篡改，这也是哈希函数常用于网络中的一种方式。
（3）密码加密：哈希函数也可以用来生成密文，一旦被篡改，
将很难从哈希值中反推出原文，这也是哈希函数在安全领域中最常用的加密方式。
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什么是哈希函数
哈希（Hash）函数在中文中有很多译名，有些人根据Hash的英文原意译为“散列函数”或“杂凑函数”，有些人干脆把它音译为“哈希函数”，还有些人根据Hash函数的功能译为“压缩函数”、“消息摘要函数”、“指纹函数”、“单向散列函数”等等。
1、Hash算法是把任意长度的输入数据经过算法压缩，输出一个尺寸小了很多的固定长度的数据，即哈希值。
哈希值也称为输入数据的数字指纹（Digital Fingerprint）或消息摘要（Message Digest）等。
Hash函数具备以下的性质：
2、给定输入数据，很容易计算出它的哈希值；
3、反过来，给定哈希值，倒推出输入数据则很难，计算上不可行。
这就是哈希函数的单向性，在技术上称为抗原像攻击性；
4、给定哈希值，想要找出能够产生同样的哈希值的两个不同的输入数据，（这种情况称为碰撞，Collision），这很难，计算上不可行，在技术上称为抗碰撞攻击性；
5、哈希值不表达任何关于输入数据的信息。
哈希函数在实际中有多种应用，在信息安全领域中更受到重视。
从哈希函数的特性，我们不难想象，我们可以在某些场合下，让哈希值来“代表”信息本身。
例如，检验哈希值是否发生改变，借以判断信息本身是否发生了改变。
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怎样构建数字签名
好了，有了Hash函数，我们可以来构建真正实用的数字签名了。
发信者在发信前使用哈希算法求出待发信息的数字摘要，然后用私钥对这个数字摘要，而不是待发信息本身，进行加密而形成一段信息，这段信息称为数字签名。
发信时将这个数字签名信息附在待发信息后面，一起发送过去。
收信者收到信息后，一方面用发信者的公钥对数字签名解密，得到一个摘要H；另一方面把收到的信息本身用哈希算法求出另一个摘要H’，再把H和H’相比较，看看两者是否相同。
根据哈希函数的特性，我们可以让简短的摘要来“代表”信息本身，如果两个摘要H和H’完全符合，证明信息是完整的；如果不符合，就说明信息被人篡改了。
数字签名也可以用在非通信，即离线的场合，同样具有以上功能和特性。
由于摘要一般只有128位或160位比特，比信息本身要短许多倍，USB Key或IC卡中的微处理器对摘要进行加密就变得很容易，数字签名的过程一般在一秒钟内即可完成。
哈希函数的安全性
哈希函数的安全性直接关系到数字签名的安全性，如果哈希函数被攻破，数字签名的有效性就会受到质疑。
目前，已经发明的Hash函数有多种，如Snefru、N-Hash、LOKI、AR、GOST、MD、SHA 等。
它们在数学上实现的方法各有不同，安全性也各有不同。
目前比较常用的Hash函数是MD5和SHA-1。
MD5哈希函数以512位来处理输入数据，每一分组又划分为16个32位的子分组。
算法的输出由4个32位分组组成，将它们级联起来，形成一个128位的固定长度的哈希值，即输入数据的摘要。
SHA-1哈希函数在MD4的基础上增加了数学运算的复杂程度，即SHA=MD4+扩展转换+附加轮+更好的雪崩效应（哈希值中，为0的比特和为1的比特，其总数应该大致相等；输入数据中一个比特的变化，将导致哈希值中一半以上的比特变化，这就叫做雪崩效应）。
SHA能够产生160位的哈希值。
对SHA还没有已知的密码攻击，并且由于它产生的哈希值位数长于MD5，所以它能更有效地抵抗穷举攻击（包括生日攻击）。
但是，任何一种算法都有其漏洞和局限性。
任何一个哈希函数都会存在碰撞——即在一些特定情况下，两个不同的文件或信息会指向同一个数字摘要。
在一般情况下，类似碰撞只能尽可能地减少，而不能完全避免。
从理论上讲，没有攻不破的密码。
随着密码科学的发展，也许会找到攻破某一种密码算法的途径。
评价Hash算法的一个最好方法是看敌手找到一对碰撞消息所花的代价有多高。
一般地，假设攻击者知道Hash算法，攻击者的主要攻击目标是找到一对或更多对碰撞消息。
目前已有一些攻击Hash算法和计算碰撞消息的方法。
在这些方法中，有些是一般的方法，可用于攻击任何类型的Hash算法，比如“生日攻击”；而另一些是特殊的方法，只能用于攻击某些特殊的Hash算法，比如适合于攻击具有分组链结构Hash算法的“中间相遇攻击”，适用于攻击基于模运算的Hash函数的“修正分组攻击”。
坚固的哈希函数可通过设计有效的碰撞处理机制，或增加数字摘要的位数来增加复杂度，以减少碰撞出现的概率，
2004年8月17日，在美国召开的国际密码学会议（Crypto’2004）上，一些国家的密码学者作了破译Hash函数的新进展的报告，其中我国山东大学的王小云教授做了破译MD5、HAVAL-128、MD4、和RIPE MD算法的报告。
到2005年2月，据王小云教授的研究报告，他们已经研究出了搜索SHA-1碰撞的一系列新技术。
他们的分析表明，SHA-1的碰撞能在小于2^69次Hash操作中找到。
对完整的80轮SHA-1的攻击，这是第一次在小于2^80次Hash操作这个理论界限的情况下找到碰撞。
根据他们的估计，对于缩减到70轮的SHA-1能够用现在的超级计算机找出“实碰撞”。
他们的研究方法，能自然地运用到SHA-0和缩减轮数的SHA-1的破译分析上。
2005年3月6日，Arjen Lenstra，王小云，Benne de Weger 宣布，他们构造出一对基于MD5 Hash函数的X.509证书，产生了相同的签名。
他们提出了一种构造X.509证书的方法，在他们所构造出的证书对中，由于使用了MD5算法，签名部分产生了碰撞。
因此，当证书发布者使用MD5作为Hash函数时，发布者就会在证书中产生相同的签名，导致PKI的基础原理遭到可信性破坏。
这意味着，从单独某个证书无法确定是否存在另一个不同证书有着相同的签名。
由于第二个相同签名证书存在的可能性，证书发布机构无法验证私钥的“拥有证明”，即无法验证证书中的签名。
因此，使用“基于MD5函数”公钥证书的任何一方都无法确保所谓的证书拥有者是否真实拥有相应的私钥。
他们也想构造一对基于SHA-1的X.509证书，产生相同的签名。
然而，他们还做不到这一点。
因为产生SHA-1碰撞还需要相当长一段时间的研究。
专家指出：A.Lenstra和王小云等人声称已经成功地构造了两张符合X．509证书数据结构，拥有同样签名而内容却不同的证书，但该构造方法对证书的部分域要有特殊安排，签名算法RSA的密钥也是按照特殊规律生成的，要用来攻击某个实际应用的电子签名系统仍需时日。
而对于SHA-1算法，说其从理论上被破解都还为时过早，只能说其破解工作取得了重大突破，破解所需要运算次数已从原来设计时估算的2^80次降低为2^69次，这比穷举法快了２０４８倍，但2^69次运算需要６０００年左右的时间，在实际计算上仍然是不可行的。
除了运算方面的瓶颈外，哈希函数的不可逆性决定了攻击者无法轻易得手，没有人可以保证通过这个发现的每个碰撞都是“可用”的碰撞。
在漫长的运算后，你得到的也许包含一些有价值的信息，也许就是理论上存在的单纯碰撞，运算瓶颈和信息匮乏都会使黑客们的种种努力成为徒劳……据业内人士估计，在当前的技术条件下，２^50或２^ ６０次运算量的范围内的攻击方法才会为我们带来麻烦，即引发实际意义上的攻击行为。
在新研究成果发布前的一段时间内，SHA-1 算法只能被称作不完美，但还是安全的。
基于PKI技术进行电子签名的最终用户，目前还不用担心自己的签名被伪造或遭遇签名人抵赖。
另外，安全专家强调：一种算法被破译，和整个企业的安全系统被攻破，是两个不同的概念。
因为随着攻击技术和能力的提高，算法也会“水涨船高”，向前发展进步。
王教授所取得的成就提醒密码学家研究新的算法，提醒有关标准化机构要提前修改算法标准，也提醒有关CA和电子签名产品开发商支持新的算法。
当然，有些完全基于摘要算法的密押系统和电子货币系统，还需要尽早考虑替换方案。
美国国家技术与标准局（NIST）曾经发表如下评论：“研究结果说明SHA-1的安全性暂时没有问题，但随着技术的发展，技术与标准局计划在2010年之前逐步淘汰SHA-1，换用其他更长更安全的算法（如：SHA-224, SHA-256, SHA-384和SHA-512）来代替。
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