哈希算法详解：MD5、SHA-1、SHA-2原理及应用

哈希是一种神奇的算法，它可以将任何长度的数据转变成固定长度的输出。这意味着无论你输入的数据有多长，输出的哈希值都是固定的长度。更有趣的是，如果你输入相同的数据，得到的哈希值也总是相同的。但要注意的是，从哈希值反推出原始数据几乎是不可能的，这让哈希在数据安全领域大放异彩。

1. MD5

MD5算法的输出长度是128位。它的工作原理是先将输入的数据填充到512位的倍数，然后将数据分割成512位的数据块。MD5使用4个32位的初始值，每个512位的数据块会经过4个轮次的处理，每个轮次包含16个步骤。在每个步骤中，数据块的一部分会与一个非线性函数进行运算，并更新寄存器的值。所有数据块处理完后，将4个寄存器的值连接起来，就得到了128位的哈希值。MD5速度快，但由于存在严重的安全漏洞，现在主要用于非加密数据的校验。

2. SHA-1

SHA-1算法于1995年发布，输出长度为160位。它的工作原理是将数据填充到512位，然后分割成多个512位的数据块。SHA-1使用5个初始值，每个512位的数据块会经过4个轮次的处理，每个轮次包含20个步骤。在每个步骤中，数据的一部分会与寄存器的值进行运算，并更新寄存器的值。处理完成后，将5个寄存器的值拼接在一起，形成160位的哈希值。SHA-1比MD5更安全，但仍存在被碰撞攻击的风险，适用于数据签名等场景，不过目前逐渐被淘汰，不再使用。

3. SHA-2

SHA-2系列包括SHA-256、SHA-384、SHA-512等，发布于2001年。它的工作原理是将输入的数据填充到512位的倍数，然后分割成512位的数据块。SHA-2使用8个32位的初始值，每个512位的数据块会经过64轮的处理，每轮包含加密运算等操作，目的是保证数据的高度混淆性。所有数据处理完成后，将8个寄存器的值连接起来，形成256位的哈希值。SHA-2当前仍用于安全的哈希算法中，是一种安全的算法。

这三种常用的哈希算法各有其使用场景。MD5速度快，但安全性差，主要用于非加密数据校验。SHA-1虽然比MD5安全，但存在被碰撞攻击的风险，适用于数据签名等场景，但已逐渐被淘汰。SHA-2则是当前仍在使用的安全哈希算法，广泛应用于需要高安全性的场景中。