哈希算法应用详解

这篇文章源自极客时间上，《数据结构与算法之美》课程里的哈希算法部分，由王争老师倾情分享。

首先来看哈希算法用于密码保护的功能。这里所说的"加密"其实并不精确，因从哈希值无法还原原始密码。实现方式是在后台数据库中保存密码的哈希值而非原始密码。用户登录时，系统将输入的密码哈希后再与数据库内的哈希值进行比较，匹配则视为正确密码。然而，这种方式并非绝对安全。若数据库被盗取，黑客可以通过已知的哈希值与大量常见密码一一比对，以此破解简单密码。为应对这一问题，实际操作时会在密码上添加随机字符串（即"盐"）后再进行哈希运算。

哈希算法还可用于生成唯一标识。举例来说，在建立网盘系统时，如需存储大量图片，为节约空间，可采用哈希算法。当用户上传新图片时，系统先对现有图片和待上传图片进行哈希对比，如两者哈希值相等，则说明两图相同，只需保存一次。然而，在处理大量数据时，逐一比对显然太过耗时。这时，我们可以在保存图片的同时记录其哈希值，之后上传新图片时仅对比图片的部分数据。这种方法虽不能确保完全消除冲突（即不同数据产生相同哈希值的情况），但可以显著提高效率。

在大多数编程语言中，哈希表是一种高效的数据结构，能在近乎恒定的时间内完成数据的查找、插入和删除操作。哈希表通常由数组和链表组成，通过对键值进行哈希计算，确定数据应存储在数组的哪个槽位。如有哈希冲突，即多个键值对应同一哈希值，可通过链表将相关数据连接起来。借助数组的良好性能和对内存的友好态度，哈希表能有效提升数据处理速度。

哈希算法也可用于数据完整性检查。在下载软件时，你或许曾注意到附带的校验码。这些校验码由PGP或SHA512等算法生成，目的就是确认软件是否完整无损。因为在网络环境中，黑客有可能篡改发布的内容，如植入恶意代码。因此，哈希算法的高敏感度使得一旦数据发生轻微变化，其哈希值就会变得完全不同。下载完成后，你可以通过工具计算软件的哈希值并与官方提供的哈希值进行对比，如果两者不符，则说明软件已被篡改，可能含有恶意代码，不应使用。

今天的分享就到这里，希望对你有所帮助。期待我们的下次相聚！