计算信息的指纹–哈希函数
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1 XCodeGhost 风波
2015年9月17日左右，知名程序员唐巧发布微博声称Xcode有可能被第三方代码注入，而在社交平台上引起轩然大波。乌云网后续发布相关的知识库文章。而在此之前，腾讯安全应急响应中心在跟踪某app的bug时发现异常流量，解析后上报了国家互联网应急中心（CNCERT），后者随即在9月14日发布了预警消息。之后也有国外信息安全组织跟进调查。 受影响的应用程序包括微信、网易云音乐、滴滴打车、高德地图、12306、同花顺、中信银行动卡空间、简书等76种。而事情的起因，是有人将被添加了恶意代码的 XCode 放在百度云盘上，供开发者下载，在使用感染后的XCode发布的App都带有后门，会在最终客户端运行时将隐私信息提交给第三方。 这一事件被称为 "XCodeGhost 事件"。
事件的背后折射出的，是计算机网络信息中的安全问题。 互联网中的大部分用户，都缺乏基本的安全意识，其中就包括计算机重度使用者：程序员。 如何确保我们下载使用的软件是没有经过污染的软件呢？首先确保我们从正规的渠道获取软件，其次，我们需要对软件进行校验。比较常用的方法，是使用哈希函数进行校验。 如 Eclipse.org 为我们提供了 SHA-512 校验码
2 什么是哈希函数
哈希函数，也叫单向散列函数 (one-way hash function) ，有一个输入和一个输出，输入称为 消息 ,输出称为 散列值 ，函数根据消息计算出散列值，可以用来检验消息的完整性。它也称作 消息摘要函数 (Message Digest Function) ，或者 杂凑函数 。消息也被称作 原像 ，散列值也被称作 哈希值 或 指纹 。哈希函数具有以下的特性：
- 散列值长度与消息长度无关
- 散列值与消息内容密切相关，即消息不同，散列值也不同
单向性在给出散列值 H(M) 的情况下，无法计算出消息 M 的值。抗碰撞性如果有消息 M1,散列值 H(M1), H(M2) ,且 H(M1) = H(M2) ,很难找出消息 M2 令 M2 ≠ M1
3 常见的几种哈希函数
3.1 MD5
MD5 能够产生 128 bit 的散列值(RFC1321)。 MD5 的强抗碰撞性已经于 2005 年被攻破，也就是说，现在已经能够产生具备相同散列值的两条不同的消息，因此它是不安全的。
3.2 SHA
SHA-1 (Secure Hash Algorthm 1) 能够产生 160 bit 的散列值，SHA-1 的强抗碰撞性已于 2005 年被攻破，已经不够安全。
SHA-2 包含 6 个版本：
| 名称 | 长度 | 备注 |
| SHA-224 | 224 | 将 SHA-256 的结果截去 32 bit |
| SHA-256 | 256 | |
| SHA-512/224 | 224 | 将 SHA-512 的结果截去 228 bit |
| SHA-512/256 | 256 | 将 SHA-512 的结果截去 256 bit |
| SHA-384 | 384 | 将 SHA-512 的结果截去 128 bit |
| SHA-512 | 512 |
可以看出， 6 种 SHA-2 都是由 SHA-256 和 SHA-512 衍生出来的。
SHA-3 是设计手来替换 SHA-1 的。它于 2012 年在众多的候选算法中选择 Keccak 算法来完成 SHA-3. SHA-3 没有长度限制，它可以生成任意长度的散列值。
3.3 RIPEMD
RIPEMD 的强抗碰撞性已于 2004 年被攻破。不过 RIPEMD 还包括 128/160/256/320 等其他版本。比特币中使用的就是 RIPEMD-160
4 常见的作用
消息认证可以用哈希函数来构建消息认证码，它将共享密钥和消息进行混合计算得来散列值，用于检测通信过程中的错误、篡改以及伪装基于口令的加密基于口令的加密(Password Based Encryption PBE)的原理是将口令和盐混合之后计算其散列值，然后将这一散列值作为加密的密钥，这样能够防御针对口令的字典攻击数字签名伪随机数生成器一次性口令一次性口令经常用于服务器对客户端的合法性的认证，生成的口令只在网络中传输一次，因此即使窃听者窃取了口令，也无法使用。
5 使用 CryptoPP 的哈希函数计算散列值
CryptoPP提供了一系列哈希函数，包括 SHA-1, SHA-2 (SHA-224, SHA-256, SHA-384, and SHA-512), SHA-3, Tiger, WHIRLPOOL, RIPEMD-128, RIPEMD-256, RIPEMD-160, RIPEMD-320。 其中 MD5 需要在 Weak 命令空间中使用。
5.1 MD5 算法
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#define CRYPTOPP_ENABLE_NAMESPACE_WEAK 1 #include <md5.h> byte digest[ CryptoPP::Weak::MD5::DIGESTSIZE ]; std::string message = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"; CryptoPP::Weak::MD5 hash; hash.CalculateDigest( digest, (const byte*)message.c_str(), message.length() ); CryptoPP::HexEncoder encoder; std::string output; encoder.Attach( new CryptoPP::StringSink( output ) ); encoder.Put( digest, sizeof(digest) ); encoder.MessageEnd(); std::cout << output << std::endl; |
5.2 SHA 算法
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SHA hash; byte digest[SHA::DIGESTSIZE]; hash.Update(pbData1, nData1Len); hash.Update(pbData2, nData2Len); hash.Update(pbData3, nData3Len); hash.Final(digest); |
如果使用 Filter ，还可以这么写：
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SHA256 hash; string message = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"; string digest; StringSource s(message, true, new HashFilter(hash, new HexEncoder(new StringSink(digest)))); cout << digest << endl; |