MD5是32位的，也就是说理论上是有限的，而世界上的数据是无限的，那会不会生成重复的MD5值?

MD5确实是32位的，这也就意味着它能生成的散列值是有限的。具体来说，32位的MD5值，每一个位都可以是0或1，所以总共有2的32次方（2^32）个可能的MD5值。这个数字大约是42.9亿。

你问得非常关键：世界上的数据是无限的，MD5产生的散列值是有限的，那么会不会生成重复的MD5值？

答案是：是的，一定会生成重复的MD5值。

这背后的原理叫做“鸽笼原理”（Pigeonhole Principle）。简单来说，如果你要把比鸽子笼子数量更多的鸽子放进笼子，那么至少有一个笼子里会有不止一只鸽子。

在这里，我们可以把“无限的数据”想象成成千上万、数不尽的鸽子，而“42.9亿个可能的MD5值”则像是鸽子笼子。当你尝试为这些海量数据计算MD5值时，必然会有很多不同的数据，最终计算出相同的MD5散列值。

为什么会出现这种情况，以及这带来了什么影响？

1. 理论上必然会发生碰撞（Collision）：
MD5的生成过程： MD5算法是将任意长度的输入数据，通过一系列复杂的数学运算（如位移、异或、模加等），最终输出一个固定长度（128位，通常表示为32个十六进制字符）的散列值。
生日攻击（Birthday Attack）：即使MD5不是“弱”哈希函数，仅仅是因为输入空间（所有可能的数据）远远大于输出空间（MD5散列值的总数），碰撞也一定会发生。生日攻击这个概念就是说明，在一个随机选择的群体中，只需要相对少的人（大约23人）就有超过50%的概率会有人生日相同。将这个概念套用到MD5上，意味着你不需要计算所有42.9亿个可能的MD5值来找到重复，实际上只需要计算平方根（√42.9亿 ≈ 65536）的级别，就很有可能找到两个不同数据生成相同的MD5值。

2. MD5的安全性问题：
碰撞的含义：找到两个不同的输入数据（比如两个文件）生成相同的MD5值，就叫做MD5碰撞。
MD5的脆弱性：过去，MD5被认为是一个强大的散列函数，广泛用于验证文件完整性（例如，下载软件后比较MD5值确保文件未损坏）。然而，随着计算能力的提升和算法研究的深入，MD5的碰撞已经被证明是相对容易生成的。这使得MD5不再适合用于安全敏感的场景，例如数字签名或密码存储。
具体影响：
文件完整性被破坏：恶意用户可以精心构造一个文件，使其MD5值与一个合法文件完全相同。这样，用户下载文件后，即使MD5校验通过，实际上得到的文件内容却是被篡改过的。
数字签名失效：数字签名依赖于哈希函数的抗碰撞性。如果MD5可以轻易碰撞，那么签名者签名的文本和篡改后的文本会产生相同的MD5值，这使得签名失去了意义。
密码安全风险：虽然MD5不直接用于存储密码，而是存储密码的哈希值。但如果MD5容易碰撞，理论上攻击者可以找到一个“恶意”密码，其MD5值与合法用户的密码MD5值相同，从而可能冒充用户。不过，现代密码存储通常会结合“加盐”（salting）和更强大的哈希函数（如bcrypt, scrypt, Argon2）来防止这类攻击。

总结：

是的，因为MD5散列值的数量是有限的（2^32），而世界上可能存在的数据是无限的，所以MD5碰撞（即两个不同数据产生相同MD5值）是必然会发生的。这种碰撞，尤其是在可预测的、易于生成的情况下，极大地削弱了MD5作为安全哈希函数的可靠性，尤其是在需要防止恶意篡改的场景下。因此，在现代的许多应用中，MD5已经被更安全、更具抗碰撞能力的哈希算法（如SHA256、SHA3）所取代。

网友意见

理论上来讲，哈希函数把无限的信息映射到有限的空间中，当然会生成重复的MD5值^[1]，而且，事实上已经有现成的例子了。

比如下面两个二进制串，就是非常经典的例子^[2]：

这个：

       d131dd02c5e6eec4693d9a0698aff95c2fcab58712467eab4004583eb8fb7f89  55ad340609f4b30283e488832571415a085125e8f7cdc99fd91dbdf280373c5b  d8823e3156348f5bae6dacd436c919c6dd53e2b487da03fd02396306d248cda0  e99f33420f577ee8ce54b67080a80d1ec69821bcb6a8839396f9652b6ff72a70

和下面这个：

       d131dd02c5e6eec4693d9a0698aff95c2fcab50712467eab4004583eb8fb7f89  55ad340609f4b30283e4888325f1415a085125e8f7cdc99fd91dbd7280373c5b  d8823e3156348f5bae6dacd436c919c6dd53e23487da03fd02396306d248cda0  e99f33420f577ee8ce54b67080280d1ec69821bcb6a8839396f965ab6ff72a70

它们都有着共同的MD5值：

       79054025255fb1a26e4bc422aef54eb4

国内关于MD5的研究，主要是由王小云院士完成的，王小云院士多年来主要从事密码理论及相关数学问题的研究工作，提出了密码哈希函数的碰撞攻击理论，并实践破解了一部分国际通用哈希函数算法，学术成果诸多。

在2004年的国际密码讨论年会（CRYPTO）上，王小云及其研究同事展示了MD5、SHA-0及其他相关散列函数的散列冲撞，更多内容可以阅读这个回答：

有一个关于此类碰撞的可视化平台^[3] ，以及分析网站^[4]，可以去看看。当然了，重复的肯定不止这个，还有许多^[5]，我只是举个简单的例子来说明一下此类碰撞的不可避免性。

参考

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