密码学入门：哈希、加密、签名一次搞懂
加密用错了，比不加密还危险
密码学是数据安全的数学基础，从密码存储到API签名验证，从传输加密到文件校验，到处都在用。但密码学概念多、容易混淆，用错了反而引入安全漏洞。我从开发者视角，梳理哈希、加密和签名三大核心概念。
哈希算法：不可逆的数据指纹
哈希算法将任意长度的输入映射为固定长度的输出，具有不可逆性和抗碰撞性。相同输入始终产生相同输出，不同输入几乎不可能产生相同输出。
MD5：输出128位（32位十六进制），已被证明存在碰撞漏洞，不推荐用于安全场景，但仍可用于文件校验和去重。MD5哈希工具 可快速计算文本和文件的MD5值。
SHA系列：SHA-1（160位）已不安全；SHA-256（256位）是目前最常用的安全哈希算法；SHA-512（512位）提供更高安全等级。SHA加密工具 支持SHA-1/256/512等多种变体。
哈希的典型应用：
- 密码存储：存储哈希值而非明文密码，加盐（salt）防止彩虹表攻击
- 数据完整性校验：对比哈希值验证数据是否被篡改
- 文件去重：相同文件具有相同哈希值
- 区块链：工作量证明和区块链接
文件哈希校验工具 可计算文件的MD5/SHA值，用于验证下载文件的完整性和一致性。
对称加密：同一密钥加解密
对称加密使用同一密钥进行加密和解密，速度快、效率高，适合大量数据加密。
AES：高级加密标准，支持128/192/256位密钥，是目前最安全的对称加密算法之一，广泛用于TLS、磁盘加密等场景。AES加密工具 支持AES-128/192/256加密解密，支持ECB和CBC模式。
DES/3DES：DES密钥仅56位已不安全，3DES使用三次DES加密提升安全性但效率较低。DES加密工具 可用于兼容遗留系统。
AES加密模式选择：
- ECB模式：相同明文块产生相同密文块，不适合加密有规律的数据
- CBC模式：每个明文块与前一个密文块异或后再加密，更安全
- GCM模式：提供加密和认证双重保障，推荐用于网络通信
HMAC签名：消息认证码
HMAC（Hash-based Message Authentication Code）使用密钥和哈希算法生成消息认证码，同时验证消息的完整性和真实性。
HMAC计算过程：HMAC(K, m) = H((K' ⊕ opad) || H((K' ⊕ ipad) || m))，其中K'是填充后的密钥，ipad和opad是固定的填充常量。
HMAC典型应用：
- API签名验证：AWS、阿里云等云服务使用HMAC-SHA256签名API请求
- JWT签名：HS256算法使用HMAC-SHA256签名令牌
- 消息完整性：确保消息在传输过程中未被篡改
HMAC生成器 支持HMAC-SHA256/SHA512等算法，可快速生成和验证HMAC签名。
密码学使用注意事项
- 永远不要自己实现加密算法，使用成熟的标准库
- 密码存储必须加盐（salt），推荐使用bcrypt/Argon2
- 对称加密优先选择AES-GCM模式
- 密钥管理比算法选择更重要，密钥泄露等于没有加密
- 不要用MD5/SHA1做安全校验，使用SHA-256及以上
- HTTPS是传输加密的基础，不要在HTTP上传输敏感数据
- 初始化向量（IV）必须随机且不可预测
所有密码学工具均采用本地处理方式，哈希计算、加密解密、签名生成等操作在浏览器端完成，你的明文数据和密钥不会上传到服务器，这是使用在线密码学工具最重要的安全保障。
总结
密码学是数据安全的基石。哈希算法（MD5、SHA）用于数据指纹和完整性校验，对称加密（AES、DES）用于数据保密，HMAC签名（HMAC生成器）用于消息认证，文件校验（文件哈希校验）用于完整性验证。理解这些概念并正确使用对应工具，是构建安全应用的第一步。