要求：1. 给出散列函数的具体应用
2.结合生日攻击以及2004、2005年王晓云教授有关MD5安全性和2017年Google公司SHA-1的安全性，说明散列函数的安全性以及目前安全散列函数的发展，参考资料：https://www.win.tue.nl/hashclash/
3.结合MD5算法中的选择前缀碰撞以及参考链接中的helloworld.exe和goodbyworld.exe两个可执行文件的MD5消息摘要值和两个文件的执行结果说明MD5算法来验证软件完整性时可能出现的问题，参考链接：https://www.win.tue.nl/hashclash/SoftIntCodeSign/
1.给出散列函数的具体应用
(1)消息认证：散列函数用于消息认证，函数值称为消息摘要，确保收到的数据和发送时的一样（即没有修改、插入、删除或重放），常见方法：
a.使用对称密码算法E加密消息和散列码；
b.使用对称密码算法E只对散列码进行加密；
c.不使用加密算法，仅使用散列函数；
d.将整个消息和散列值加密。
(2)数字签名：散列函数用于数字签名，常见方法：
a.使用发送方的私钥利用公钥密码算法对散列码进行加密；
b.先用发送方的私钥加密散列码，再用对称密码中的密钥对消息和公钥算法加密结果进行加密。
(3)产生单向口令文件
(4)检测入侵和病毒
(5)构建随机函数（PRF）或用于伪随机数发生器（PRNG）
2.结合生日攻击以及2004、2005年王晓云教授有关MD5安全性和2017年Google公司SHA-1的安全性，说明散列函数的安全性以及目前安全散列函数的发展
(1) 生日攻击：通过初等概率课程的“生日悖论”模型来分析散列碰撞的安全性。
生日攻击的基本原理为假定散列函数H有种可能输出（即输出为位），H作用于k个随机输入，则时至少有一个重复出现，发生碰撞现象。
(2) MD5安全性：Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。曾有人花费1000万美元设计一台专门用来搜索MD5算法碰撞的机器，平均需要24天可以找到一个碰撞。显然，搜索效率不尽人意。2004年、2005年王晓云教授首次公布了提出一种寻找MD5碰撞的新方法，目前利用该方法用普通微机几分钟内即可找到MD5的碰撞，MD5已经被彻底攻破。
(3) SHA-1的安全性：近年来，安全散列函数（SHA）是使用最广泛的散列函数。
事实上，由于其余的散列函数被发现存在安全性缺陷，从2005年以来SHA或许是这几年中仅存的散列算法标准。SHA-1产生160位的散列值，2002年，NIST发布了修订版FIPS 180-2，散列值长度依次为256、384和512位，这些算法被称为SHA-2。
散列函数的安全性：其安全性有散列码长度决定，散列函数抵抗暴力攻击的强
度完全依赖于算法生成的散列码长度。
- 输入长度可变；
- 输入长度固定；
- 效率；
- 抗原像攻击（单向性）；
- 抗第二原像攻击（抗弱碰撞性）；
- 抗碰撞攻击（抗强碰撞性）；
- 为随机性；
若一个散列函数满足前5个要求，称为弱散列函数；满足前6个性质，称为强散列函数。
安全散列函数的发展：有两种方法可以攻击安全散列函数：密码分析法和暴力攻击法。散列函数抵抗暴力攻击的强度完全依赖于算法生成的散列码长度。单向散列函数或者安全散列函数之所以重要，不仅在于消息认证(消息摘要，数据指纹)，还有数字签名（加强版的消息认证）和验证数据的完整性。常见的单向散列函数有MD5和SHA。
3.结合MD5中的选择前缀碰撞及链接中的helloworld.exe和goodbyworld.exe两个可执行文件的MD5消息摘要值和两个文件的执行结果说明MD5算法来验证软件完整性时可能出现的问题
（1）MD5算法：它的全称是message-digest algorithm 5（信息-摘要算法），经MD2、MD3和MD4发展而来。它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密匙前被"压缩"成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数）。
（2）MD5算法的选择前缀碰撞：如果两个文件存在任何碰撞（冲突）的地方，发生前缀碰撞后，这两个文件完全相同，即得到相同的MD5。第二个链接中的helloworld.exe和goodbyworld.exe两个可执行文件的MD5消息摘要值相同，即文件内容不同，但是MD5相同，这说明MD5算法存在着不安全性。正如第二问中谈到，利用王晓云教授的方法，MD5算法已经被彻底攻破。
（3）MD5算法来验证软件完整性时可能出现的问题：
<1>无法保证文件的来源可靠性，即不能确认接收方接收到的文件与发送方
的发出文件一致；
<2>无法保证文件的完整性和正确性，即文件可能被篡改或损坏；
<3>当验证效率较低时，会出现验证时间过长，给中间攻击者的攻击行为提供足够的攻击时间而增加安全风险。