为什么哈希算法是不可逆的？对于哈希加密的密码，如果是一个明文密码对应一个哈希值，应该可以破解呀？
哈希算法之所以被认为是不可逆的，并非说它“物理上”完全不能被“还原”，而是说在实际应用中，几乎不可能通过一个哈希值推导出原始的明文信息。你提出的“明文密码对应一个哈希值，应该可以破解”这个思路，其实触及到了破解哈希值的一个重要维度，但它并非破解哈希算法本身。
要理解这个问题，我们首先要明白哈希算法的核心工作原理，以及它与加密算法的区别。
哈希算法的工作原理：从数据到指纹
想象一下，哈希算法就像一个非常精密的“数据压缩机”或者“指纹生成器”。你输入任何长度的数据（比如你的密码、一个文件、一串代码），它都会吐出一个固定长度的、独一无二的“指纹”——也就是哈希值。这个指纹的长度是固定的，无论你的原始数据有多长，输出的哈希值长度总是相同的（例如 MD5 是 128 位，SHA256 是 256 位）。
更重要的是，哈希算法的设计目标是：
确定性（Deterministic）： 相同的输入永远产生相同的输出。
快速计算（Fast Computation）： 生成哈希值应该非常迅速。
雪崩效应（Avalanche Effect）： 原始数据即使有微小的改动（比如改动一个字母、一个空格），生成的哈希值也会发生巨大的、难以预测的变化。这就像你改变头发的一根，整个人的容貌就完全不同了。
抗碰撞性（Collision Resistance）： 找到两个不同的输入，却产生相同的哈希值，应该极其困难。
不可逆性（Preimage Resistance）： 这是你关注的重点。从一个已知的哈希值，反推出原始的输入数据，在计算上应该是不可行的。
为什么从哈希值推导原始数据如此困难？
你提到的“明文密码对应一个哈希值”，这确实是事实，但这里的“对应”是单向的。哈希算法不是一个“加密”算法，它更像是一个“摘要”算法。加密算法通常是可逆的，你用一个密钥加密，然后用同一个密钥（或另一个密钥）解密，就能恢复原始信息。而哈希算法，从设计上就没有提供“解密”的功能。
这种不可逆性的根源在于哈希函数内部执行的操作。虽然我们不能完全透露具体算法的细节（因为它们是公开的，但核心原理是公开的），但我们可以理解它的一些关键特征：
1. 信息丢失： 哈希函数会显著地压缩数据。想象一下，你把一本书的内容通过哈希算法处理，得到一个几十个字符的指纹。这个指纹里根本就包含了原书内容中99.999...%的信息丢失了。就像你看到一个人的指纹，你无法凭此指纹完全还原出这个人的长相、身高、声音等等所有特征一样。哈希值只是原始数据的一个高度浓缩的“摘要”。
2. 非线性操作： 哈希函数内部的数学运算非常复杂，往往涉及大量的位操作、模运算、逻辑运算（如AND, OR, XOR, NOT）、循环移位等。这些操作是非线性的，这意味着它们无法通过简单的数学公式反向推导。例如，一个简单的加法 `a + b = c`，如果你知道 `c` 和 `a`，你可以轻易算出 `b = c a`。但哈希函数内的操作远比这复杂得多，而且通常是将多个输入值混合并映射到一个输出值，这种混合和映射是高度“破坏性”的，无法轻易拆解。
3. 雪崩效应的代价： 正是这种微小输入变化导致巨大输出变化的雪崩效应，使得反向推导变得不可能。如果你尝试从一个哈希值开始“逆向工作”，你想做的就是找到一个输入，通过哈希函数计算后能得到这个目标哈希值。但由于雪崩效应，即使你猜错了一个输入的微小部分，最终计算出的哈希值也会与目标哈希值天差地别，你很难知道你猜的方向是对还是错。
那么，“破解”哈希值的密码是如何进行的？
你提到的“明文密码对应一个哈希值，应该可以破解呀？”这句话，其实指向了实际中“破解”哈希密码的几种主要方法，这些方法并不是“破解哈希算法本身”，而是利用了哈希算法的一些特性和现实世界的局限性：
1. 字典攻击（Dictionary Attack）： 这是最常见也最有效的方法之一。既然我们知道哈希值是从密码生成的，而密码通常是一些有意义的词语、短语、或者常见的字符串组合，我们就可以准备一个庞大的“密码字典”。然后，我们用这个字典里的每一个密码，依次通过哈希算法计算出它们的哈希值，并将计算出的哈希值与目标哈希值进行比对。如果找到匹配的，我们就成功“破解”了密码。
为什么这有效？ 因为很多用户的密码并不复杂，或者遵循某种模式。
局限性？ 如果密码非常复杂、随机且长，字典里就没有，这种方法就失效了。
2. 暴力破解（BruteForce Attack）： 如果字典攻击没有奏效，攻击者会尝试所有可能的字符组合。从一个字母开始，到两个字母，再到三个字母，一直尝试下去。
为什么这可能奏效（理论上）？ 因为任何密码都是由特定字符集（字母、数字、符号）组成的。
局限性？ 这是最耗费时间和计算资源的方法。一个足够长、足够随机的密码（比如包含大小写字母、数字、符号，长度超过10位），其组合数量是天文数字。即使动用超级计算机，破解也可能需要数百年甚至更长时间，这在实际攻击中是不可行的。
3. 彩虹表（Rainbow Table）： 彩虹表是一种预先计算好的哈希值与明文的对应关系表。它比简单的字典攻击更进一步，通过一种特殊的链式算法，用更少的存储空间存储大量的明文哈希对。攻击者会生成（或购买）一个大型的彩虹表，然后将目标哈希值在彩虹表中查找。
优势？ 比暴力破解和简单字典攻击更快，因为查询和计算的量会减少。
局限性？ 彩虹表只能对特定长度和字符集的密码有效。而且，为了防止彩虹表攻击，现代的密码存储系统会使用“加盐”（Salting）技术。
加盐（Salting）与哈希的不可逆性
“加盐”是增强哈希安全性的关键技术，它直接解决了字典攻击和彩虹表攻击的部分威力。
原理： 在存储密码的哈希值之前，系统会为每个用户生成一个随机的、唯一的“盐”（salt）。这个盐会被附加到原始密码后面，然后再对组合后的字符串进行哈希计算。
例如：密码是 "password123"，用户 A 的盐是 "abc"，用户 B 的盐是 "xyz"。
用户 A 的存储哈希值会是 HASH("password123" + "abc")。
用户 B 的存储哈希值会是 HASH("password123" + "xyz")。
为什么盐能阻止攻击？
1. 防止对相同密码的重复哈希： 即使两个用户使用了相同的密码，由于他们的盐不同，生成的哈希值也会完全不同。这意味着，攻击者无法通过预先计算好的、针对特定明文密码的哈希值（比如彩虹表）来匹配。
2. 增加了字典和暴力破解的难度： 攻击者现在不仅需要猜测密码，还需要猜测密码的“盐”（尽管盐通常是公开存储的，但组合后才哈希）。更重要的是，彩虹表就无法直接使用了，因为同一个密码在不同盐下会产生不同的哈希。如果攻击者想针对某个用户的哈希值进行破解，他需要为他尝试的每一个明文密码，都用上该用户对应的盐，然后再进行哈希比对。
总结
哈希算法的“不可逆性”是指从哈希值反推出原始数据在计算上是极其困难的，近乎不可能。这得益于其信息丢失、非线性运算和雪崩效应等特性。
而我们常说的“破解哈希加密的密码”，实际上是通过 字典攻击、暴力破解、彩虹表 等方法，尝试找到一个明文输入，通过哈希函数计算后能够得到目标哈希值。这些攻击方法并非破解哈希算法本身，而是利用了人类密码的常见模式以及计算能力。
通过 加盐 等技术，可以极大地增加这些破解方法的难度，从而进一步保障了存储的密码的安全性。因此，即使是同一个密码，在不同的系统或不同的用户那里，经过加盐哈希后，产生的哈希值也是不一样的，这正是安全设计的体现。
要理解这个问题，我们首先要明白哈希算法的核心工作原理，以及它与加密算法的区别。
哈希算法的工作原理：从数据到指纹
想象一下，哈希算法就像一个非常精密的“数据压缩机”或者“指纹生成器”。你输入任何长度的数据（比如你的密码、一个文件、一串代码），它都会吐出一个固定长度的、独一无二的“指纹”——也就是哈希值。这个指纹的长度是固定的，无论你的原始数据有多长，输出的哈希值长度总是相同的（例如 MD5 是 128 位，SHA256 是 256 位）。
更重要的是，哈希算法的设计目标是：
确定性（Deterministic）： 相同的输入永远产生相同的输出。
快速计算（Fast Computation）： 生成哈希值应该非常迅速。
雪崩效应（Avalanche Effect）： 原始数据即使有微小的改动（比如改动一个字母、一个空格），生成的哈希值也会发生巨大的、难以预测的变化。这就像你改变头发的一根，整个人的容貌就完全不同了。
抗碰撞性（Collision Resistance）： 找到两个不同的输入，却产生相同的哈希值，应该极其困难。
不可逆性（Preimage Resistance）： 这是你关注的重点。从一个已知的哈希值，反推出原始的输入数据，在计算上应该是不可行的。
为什么从哈希值推导原始数据如此困难？
你提到的“明文密码对应一个哈希值”，这确实是事实，但这里的“对应”是单向的。哈希算法不是一个“加密”算法，它更像是一个“摘要”算法。加密算法通常是可逆的，你用一个密钥加密，然后用同一个密钥（或另一个密钥）解密，就能恢复原始信息。而哈希算法，从设计上就没有提供“解密”的功能。
这种不可逆性的根源在于哈希函数内部执行的操作。虽然我们不能完全透露具体算法的细节（因为它们是公开的，但核心原理是公开的），但我们可以理解它的一些关键特征：
1. 信息丢失： 哈希函数会显著地压缩数据。想象一下，你把一本书的内容通过哈希算法处理，得到一个几十个字符的指纹。这个指纹里根本就包含了原书内容中99.999...%的信息丢失了。就像你看到一个人的指纹，你无法凭此指纹完全还原出这个人的长相、身高、声音等等所有特征一样。哈希值只是原始数据的一个高度浓缩的“摘要”。
2. 非线性操作： 哈希函数内部的数学运算非常复杂，往往涉及大量的位操作、模运算、逻辑运算（如AND, OR, XOR, NOT）、循环移位等。这些操作是非线性的，这意味着它们无法通过简单的数学公式反向推导。例如，一个简单的加法 `a + b = c`，如果你知道 `c` 和 `a`，你可以轻易算出 `b = c a`。但哈希函数内的操作远比这复杂得多，而且通常是将多个输入值混合并映射到一个输出值，这种混合和映射是高度“破坏性”的，无法轻易拆解。
3. 雪崩效应的代价： 正是这种微小输入变化导致巨大输出变化的雪崩效应，使得反向推导变得不可能。如果你尝试从一个哈希值开始“逆向工作”，你想做的就是找到一个输入，通过哈希函数计算后能得到这个目标哈希值。但由于雪崩效应，即使你猜错了一个输入的微小部分，最终计算出的哈希值也会与目标哈希值天差地别，你很难知道你猜的方向是对还是错。
那么，“破解”哈希值的密码是如何进行的？
你提到的“明文密码对应一个哈希值，应该可以破解呀？”这句话，其实指向了实际中“破解”哈希密码的几种主要方法，这些方法并不是“破解哈希算法本身”，而是利用了哈希算法的一些特性和现实世界的局限性：
1. 字典攻击（Dictionary Attack）： 这是最常见也最有效的方法之一。既然我们知道哈希值是从密码生成的，而密码通常是一些有意义的词语、短语、或者常见的字符串组合，我们就可以准备一个庞大的“密码字典”。然后，我们用这个字典里的每一个密码，依次通过哈希算法计算出它们的哈希值，并将计算出的哈希值与目标哈希值进行比对。如果找到匹配的，我们就成功“破解”了密码。
为什么这有效？ 因为很多用户的密码并不复杂，或者遵循某种模式。
局限性？ 如果密码非常复杂、随机且长，字典里就没有，这种方法就失效了。
2. 暴力破解（BruteForce Attack）： 如果字典攻击没有奏效，攻击者会尝试所有可能的字符组合。从一个字母开始，到两个字母，再到三个字母，一直尝试下去。
为什么这可能奏效（理论上）？ 因为任何密码都是由特定字符集（字母、数字、符号）组成的。
局限性？ 这是最耗费时间和计算资源的方法。一个足够长、足够随机的密码（比如包含大小写字母、数字、符号，长度超过10位），其组合数量是天文数字。即使动用超级计算机，破解也可能需要数百年甚至更长时间，这在实际攻击中是不可行的。
3. 彩虹表（Rainbow Table）： 彩虹表是一种预先计算好的哈希值与明文的对应关系表。它比简单的字典攻击更进一步，通过一种特殊的链式算法，用更少的存储空间存储大量的明文哈希对。攻击者会生成（或购买）一个大型的彩虹表，然后将目标哈希值在彩虹表中查找。
优势？ 比暴力破解和简单字典攻击更快，因为查询和计算的量会减少。
局限性？ 彩虹表只能对特定长度和字符集的密码有效。而且，为了防止彩虹表攻击，现代的密码存储系统会使用“加盐”（Salting）技术。
加盐（Salting）与哈希的不可逆性
“加盐”是增强哈希安全性的关键技术，它直接解决了字典攻击和彩虹表攻击的部分威力。
原理： 在存储密码的哈希值之前，系统会为每个用户生成一个随机的、唯一的“盐”（salt）。这个盐会被附加到原始密码后面，然后再对组合后的字符串进行哈希计算。
例如：密码是 "password123"，用户 A 的盐是 "abc"，用户 B 的盐是 "xyz"。
用户 A 的存储哈希值会是 HASH("password123" + "abc")。
用户 B 的存储哈希值会是 HASH("password123" + "xyz")。
为什么盐能阻止攻击？
1. 防止对相同密码的重复哈希： 即使两个用户使用了相同的密码，由于他们的盐不同，生成的哈希值也会完全不同。这意味着，攻击者无法通过预先计算好的、针对特定明文密码的哈希值（比如彩虹表）来匹配。
2. 增加了字典和暴力破解的难度： 攻击者现在不仅需要猜测密码，还需要猜测密码的“盐”（尽管盐通常是公开存储的，但组合后才哈希）。更重要的是，彩虹表就无法直接使用了，因为同一个密码在不同盐下会产生不同的哈希。如果攻击者想针对某个用户的哈希值进行破解，他需要为他尝试的每一个明文密码，都用上该用户对应的盐，然后再进行哈希比对。
总结
哈希算法的“不可逆性”是指从哈希值反推出原始数据在计算上是极其困难的，近乎不可能。这得益于其信息丢失、非线性运算和雪崩效应等特性。
而我们常说的“破解哈希加密的密码”，实际上是通过 字典攻击、暴力破解、彩虹表 等方法，尝试找到一个明文输入，通过哈希函数计算后能够得到目标哈希值。这些攻击方法并非破解哈希算法本身，而是利用了人类密码的常见模式以及计算能力。
通过 加盐 等技术，可以极大地增加这些破解方法的难度，从而进一步保障了存储的密码的安全性。因此，即使是同一个密码，在不同的系统或不同的用户那里，经过加盐哈希后，产生的哈希值也是不一样的，这正是安全设计的体现。
网友意见
1、哈希算法的确是不可逆的，因为一个哈希值对应无数个明文，理论上你并不知道哪个是。
2、不一定要可逆才能攻击，譬如说将密码哈希后储存，我并不需要得到明文，只要找到一个东西可以算出同样的哈希值就能登陆。
3、尽管理论上不可逆，但实际操作中密码通常不可能足够长，所以一个哈希值所对应的明文中最短的那个很大概率是密码。
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