HASH 文件完整性校验
HASH-文件完整性校验2009-08-17 22：04基本知识Hash，一般翻译做"散列"，也有直接音译为"哈希"的，就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，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。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。HASH主要用于信息安全领域中加密算法，他把一些不同长度的信息转化成杂乱的128位的编码里，叫做HASH值.也可以说，hash就是到一种数据内容和数据存放地址之间的映射关系了解了hash基本定义，就不能不提到一些著名的hash算法，MD5和SHA1可以说是目前应用最广泛的Hash算法，而它们都是以MD4为基础设计的。那么他们都是什么意思呢?这里简单说一下：(1)MD4 MD4(RFC 1320)是MIT的Ronald L.Rivest在1990年设计的，MD是Message Digest的缩写。它适用在32位字长的处理器上用高速软件实现--它是基于32位操作数的位操作来实现的。(2)MD5 MD5(RFC 1321)是Rivest于1991年对MD4的改进版本。它对输入仍以512位分组，其输出是4个32位字的级联，与MD4相同。MD5比MD4来得复杂，并且速度较之要慢一点，但更安全，在抗分析和抗差分方面表现更好(3)SHA1及其他SHA1是由NIST NSA设计为同DSA一起使用的，它对长度小于264的输入，产生长度为160bit的散列值，因此抗穷举(brute-force)性更好。SHA-1设计时基于和MD4相同原理，并且模仿了该算法。那么这些Hash算法到底有什么用呢?Hash算法在信息安全方面的应用主要体现在以下的3个方面：(1)
文件校验我们比较熟悉的校验算法有奇偶校验和CRC校验，这2种校验并没有抗数据篡改的能力，它们一定程度上能检测并纠正数据传输中的信道误码，但却不能防止对数据的恶意破坏。MD5 Hash算法的"数字指纹"特性，使它成为目前应用最广泛的一种文件完整性校验和(Checksum)算法，不少Unix系统有提供计算md5 checksum的命令。(2)数字签名Hash算法也是现代密码体系中的一个重要组成部分。由于非对称算法的运算速度较慢，所以在数字签名协议中，单向散列函数扮演了一个重要的角。对Hash值，又称"数字摘要"进行数字签名，在统计上可以认为与对文件本身进行数字签名是等效的。而且这样的协议还有其他的优点。(3)鉴权协议如下的鉴权协议又被称作挑战--
认证模式：在传输信道是可被侦听，但不可被篡改的情况下，这是一种简单而
签名字符串是什么安全的方法。以上就是一些关于hash以及其相关的一些基本预备知识。那么在emule里面他具体起到什么作用呢?什么是文件的hash值呢?大家都知道emule
是基于P2P(Peer-to-peer的缩写，指的是点对点的意思的软件)，它采用了"多
源文件传输协议"(MFTP，the Multisource FileTransfer Protocol)。在协议中，定义了一系列传输、压缩和打包还有积分的标准，emule对于每个文件都
有md5-hash的算法设置，这使得该文件独一无二，并且在整个网络上都可以追踪得到。MD5-Hash-文
件的数字文摘通过Hash函数计算得到。不管文件长度如何，它的Hash函数计算结果是一个固定长度的数字。与加密算法不同，这一个Hash算法是一个不可逆的单向函数。采用安全性高的Hash算法，如MD5、SHA 时，两个不同的文件几乎不可能得到相同的Hash结果。因此，一旦文件被修改，就可检测出来。当我们的文件放到emule里面进行共享发布的时候，emule会
根据hash算法自动生成这个文件的hash值，他就是这个文件唯一的身份标志，它包含了这个文件的基本信息，然后把它提交到所连接的服务器。当有他人想对这个文件提出下载请求的时候，这个hash值可以让他人知道他正在下载的文件
是不是就是他所想要的。尤其是在文件的其他属性被更改之后(如名称等)这个
值就更显得重要。而且服务器还提供了，这个文件当前所在的用户的地址，端口
等信息，这样emule就知道到哪里去下载了。一般来讲我们要搜索一个文件，emule在得到了这个信息后，会向被添加的服务器发出请求，要求得到有相同hash值的文件。而服务器则返回持有这个文件的用户信息。这样我们的客户端
就可以直接的和拥有那个文件的用户沟通，看看是不是可以从他那里下载所需
的文件。对于emule中文件的hash值是固定的，也是唯一的，它就相当于这个文件的信息摘要，无论这
个文件在谁的机器上，他的hash值都是不变的，无论
过了多长时间，这个值始终如一，当我们在进行文件的下载上传过程中，emule
都是通过这个值来确定文件。那么什么是userhash呢?道理同上，当我们在第
一次使用emule的时候，emule会自动生成一个值，这个值也是唯一的，它是
我们在emule世界里面的标志，只要你不卸载，不删除config，你的userhash
值也就永远不变，积分制度就是通过这个值在起作用，emule里面的积分保存，身份识别，都是使用这个值，而和你的id和你的用户名无关，你随便怎么改这
些东西，你的userhash值都是不变的，这也充分保证了公平性。其实他也是一个信息摘要，只不过保存的不是文件信息，而是我们每个人的信息。那么什么
是has件呢?我们经常在emule日至里面看到，emule正在has件，这里
就是利用了hash算法的文件校验性这个功能了，文章前面已经说了一些这些功能，其实这部分是一个非常复杂的过程，目前在ftp,bt等软件里面都是用的这个基本原理，emule里面是采用文件分块传输，这样
传输的每一块都要进行对比校验，如果错误则要进行重新下载，这期间这些相关信息写入met文件，直到整个任务完成，这个时候part文件进行重新命名，然后使用move命令，把它传送到incoming文件里面，然后met文件自动删除，所以我们有的时候会遇到has件失败，就是指的是met里面的信息出了错误不能够和part文件匹配，另外有的时候开机也要疯狂hash，有两种情况一种是你在第一次使用，这个时候要hash提取所有文件信息，还有一种情况就是上一次你非法关机，那么这个时候就是要进行排错校验了。关于hash的算法研究，一直是信息科学里面的一个前沿，尤其在网络技术普及的今天，他的重要性越来越突出，其实我们每天在网上进行的信息交流安全验证，我们在使用的操作系统密钥原理，里面都有它的身影，特别对于那些研究信息安全有兴趣的朋友，这更是一个打开信息世界的钥匙，它在hack世界里面也是一个研究的焦点.
应用示例所谓MD5，即"Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法)"，它由MD2、MD3、MD4发展而来的一种单向函数算法(也就是HASH算法)，它是国际著名的公钥加密算法标准RSA的第一设计者R.Rivest于上个世纪90年代初开发出来的。MD5的最大作用在于，将不同格式的大容量文件信息在用数字签名软件来签署私人密钥前"压缩"成一种保密的格式，关键之处在于--这种"压缩"是不可逆的。大家都知道，地球上任何人都有自己独一无二的指纹，这常常成为公安机关鉴别罪犯身份最值得信赖的方法；与之类似，MD5就可以为任何文件(不管其大小、格式、数量)产生一个同样独一无二的"数字指纹"，如果任何人对文件做了任何改动，其MD5值也就是对应的"数字指纹"都会发生变化。我们常常在某些软件
下载站点的某软件信息中看到其MD5值，它的作用就在于我们可以在下载该软件后，对下载回来的文件用专门的软件(如Windows MD5 Check等)做一次MD5校验，以确保我们获得的文件与该站点提供的文件为同一文件。利用MD5算法来进行文件校验的方案被大量应用到软件下载站、论坛数据库、系统文件安全等方面。上面提到的例子只是MD5的一个基本应用，实际上MD5还被用于加密解密技术上，如Unix、各类BSD系统登录密码(在MD5诞生前采用的是DES加密算法，后因MD5安全性更高，DES被淘汰)、通信信息加密(如大家熟悉的即时通信软件MyIM)、数字签名等诸多方面。MD5将任意长度
的"字节串"变换成一个128bit的大整数，并且它是一个不可逆的字符串变换算法，换句话说就是，即使你看到源程序和算法描述，也无法将一个MD5的值变换回原始的字符串，从数学原理上说，是因为原始的字符串有无穷多个，这有点象不存在反函数的数学函数。MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，以防止被"篡改"。举个例子，你将一段话写在一个叫文件中，并对这个产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现(两个MD5值不相同)。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的"抵赖"，这就是所谓的数字签名应用。MD5还广泛用于加密和解密技术上，在很多操作系统中，用户的密码是以MD5值(或类似的其它算法)的方式保存的，用户Login的时候，系统是把用户输入的密码计算成MD5值，然后再去和系统中保存的MD5值进行比较，而系统并不"知道"用户的密码是什么.由于HASH-散列的概念和算法过程对于非专业技术人员的普通电脑和网络用
户而言过于专业晦涩，很难准确理解和掌握，所以我明确提出将它译为：文件完整性校验。个人认为这更加符合于中文应用惯例和其本质作用与含义！在电脑和网络应用安全领域，加密与解密如同病毒与杀软始终是一个截然对立但又互为促进的过程，文件完整性校验算法在它的长期应用过程中也会不可避免的出现安全漏洞-遭受破解。当前通用的十种文件完整性校验算法中以早期的CRC32与MD5算法最为流行，这是由于它们的诞生比较早[如MD5出现于为上世纪90年代初期]，其运算误差和安全性可满足一般的民用需求而运算速度相对快捷，所以像Whirlpoll这样的新兴高强度算法并不为人所知就显得很顺理成章了。看到这里大家可能会有这样的问题：既然以上提到的CRC32和MD5存在安全隐患为何还能长盛不衰被继续广泛使用直至今日?我举个简单的例子：为了防御匪盗入室，很多家庭都会安装防盗门，其实安装个类似银行的金库门当然会更安全一些.事实上除了考虑安全性之外我们还应当考虑经济性、实用性、易用性和整体性[不只是一道门的问题，还要有具有同样安全防范等级的窗户，但仅回家核对密码开门就需要一根烟的功夫].对于一个数百MB 或更大的文件各种算法在速度上的差异比较是极其明显的，CRC32仅用几秒钟而Whirlpoll却需要数十秒，您会如何选择?或许这也是风云防火墙采用CRC这种简捷校验方式的一个主要原因吧！

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