hash 算法也叫哈希算法，核心基本理念就是把任意长度的输入数据，通过固定的数学运算，转换成一段长度固定的输出值，这个输出值一般叫做哈希值或者散列值。它的设计目标不是加密还原原文，而是建立一种单向映射关系，不管输入是一段文字一张图片还是一个大文件，经过运算之后都会得到定长摘要，相同输入反复计算一定会得到相同 hash 结果，输入哪怕只改动一个字节，最终 hash 结果也会出现非常大的变化。理解这个理念要抓住关键点，hash 算法本质是压缩映射，输入空间远大于输出空间，理论上一定存在不同输入得到相同 hash 值的情况，也就是哈希碰撞，所以它的核心设计就是尽可能降低碰撞概率，同时保证运算稳定快速，广泛应用在数据校验哈希表数字签名等场景。

核心设计目标

底层思想拆解

hash 算法本质是一种散列映射，它把庞大无序的输入空间，压缩映射到有限长度的输出空间。因为输出空间位数有限，输入空间理论上可以无限大，根据鸽巢原理，碰撞是数学上无法彻底消除的现象，优秀 hash 算法只是把碰撞概率压到极低，并不是完全杜绝碰撞。

这里要区分两类 hash 算法，一类是普通非加密 hash，比如 crc32 murmurhash，主要用于哈希表索引数据校验，优先追求速度，抗碰撞能力偏弱。另一类是密码学 hash 算法，比如 sha 系列，在普通特性之外，额外增加抗原像攻击抗第二原像攻击抗碰撞攻击，适合安全场景，比如数字签名文件完整性校验。

单向性是密码学 hash 非常重要的理念，它和加密算法不一样，加密算法有密钥，可以解密还原，hash 没有密钥也没有解密过程，拿到 hash 摘要不能还原原始内容，这个特性是它可以做完整性校验和签名的基础。

标准执行流程

第一步 获取原始输入数据，支持任意长度字节流

第二步 对输入数据进行分块填充，按照算法规范补齐到算法要求的分组长度

第三步 初始化固定长度的初始向量，也就是算法内置的初始状态值

第四步 逐块迭代压缩，每一个数据块和当前内部状态做混合运算，更新内部状态

第五步 全部数据块处理完成之后，输出最终固定长度 hash 摘要

关键概念补充

哈希碰撞 两个不同输入经过 hash 算法运算之后得到完全一样的 hash 值，普通业务可以接受极低概率碰撞，安全场景对碰撞要求极高，一旦碰撞成功就会造成安全风险。

雪崩效应 也叫扩散特性，输入任何一位翻转，输出绝大多数比特都会发生改变，这个设计就是为了防止攻击者通过对比 hash 差异推测原始数据。

原像攻击 已知 hash 值，尝试找到对应的原始输入，密码学 hash 理念就是让这种计算在现实时间内不可行。

常见误区

hash 算法不是加密算法，很多初学者会混淆，加密是可逆的，hash 是单向不可逆。

hash 不能保证输入绝对唯一，它只是摘要，不能证明原始数据一定没有改动之外的其他内容。

碰撞不能完全避免，只能降低概率，所以老旧算法比如 md5 已经被证实存在有效碰撞构造，不再推荐高安全等级场景使用。

【常见问题】

问题 1 hash 算法的基本理念里为什么会存在哈希碰撞

回答 1 hash 算法的基本理念是把无限大输入空间映射到有限定长输出空间，输入空间大于输出空间，根据鸽巢原理必然存在碰撞，优秀 hash 算法只是尽可能降低碰撞概率，无法彻底消除碰撞。

问题 2 hash 算法的基本理念和加密算法核心差别是什么

回答 2 hash 算法的基本理念是单向生成定长摘要，无法反向还原原文，加密算法是可逆运算，依靠密钥可以解密恢复原始数据，二者设计目标完全不同。

问题 3 雪崩效应是不是 hash 算法基本理念里面的重要设计点

回答 3 雪崩效应是 hash 算法基本理念里非常重要的设计特性，它要求输入微小变动带来输出 hash 大幅变化，防止攻击者通过 hash 差异反推原始数据。

问题 4 普通 hash 算法和密码学 hash 算法在基本理念上有什么区别

回答 4 普通 hash 算法基本理念优先追求计算速度，多用于哈希表索引，密码学 hash 算法在速度之外，额外强化单向性和抗碰撞安全能力，面向安全校验场景。

【免责申明】

本内容仅作为 hash 算法原理学习参考，不同算法实现细节存在差异，工程落地安全选型请结合行业规范与最新安全研究成果，本文不构成密码学方案选型建议。