哈希算法详解：MD5、SHA-1、SHA-2原理及应用

哈希算法是一种将任意长度的数据转换为固定长度输出的工具。无论输入的数据有多长，最终得到的都是固定长度的哈希值。只要输入的数据相同，输出的哈希值也总是一样的。重要的是，哈希值一旦生成，就很难通过它反推出原始数据。

MD5

MD5算法的输出长度是128位。它首先将输入数据填充到512位的倍数，然后将其分成512位的数据块。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当前的非线性函数进行运算，并更新寄存器的值。所有数据块处理完毕后，4个寄存器的值连接在一起就形成了128位的哈希值。

SHA-1

SHA-1算法于1995年发布，输出长度为160位。其原理是先将数据填充到512位，然后分成多个512位的数据块。使用5个32位的初始值，每个512位的数据块经过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，并更新寄存器值。处理完成后，5个寄存器的值拼接在一起形成160位的哈希值。

SHA-2

SHA-2系列包括SHA-256、SHA-384、SHA-512等，于2001年发布。其主要原理是将输入数据填充到512位的倍数，然后分成512位的数据块。使用8个32位的初始值，每个512位的数据块进行64轮的处理，每一轮包含加密运算等操作，以保证数据的高度混淆性。所有数据处理完成后，8个寄存器的值连接在一起形成256位的哈希值。

这三种常见的哈希算法在使用场景上有所不同。MD5速度快，但存在严重的安全漏洞，现在主要用于非加密数据的校验。SHA-1比MD5更安全，但仍有被碰撞攻击的风险，适用于数据签名等场景，不过目前已逐渐被淘汰。SHA-2目前仍广泛用于安全的哈希算法中，是一种安全的选择。