消息摘要算法是一种单向的编码算法，算法通过Hash函数，可将任意数据映射到一个固定长度的消息摘要散列值上。由于结果空间足够大，在可预见的数据范围内，不同的数据可看作对应唯一的散列值。
消息摘要算法的特点是：（1）可预见的数据范围内不同的数据对应散列值结果唯一（2）结果不可逆。基于这两个特点，一个对消息摘要比较形象的描述的数据指纹。
常用的消息摘要算法有：CRC系列、MD系列、SHA系列。
消息摘要算法的用途非常广泛，很多基础功能都有涉及，例如：
下面我们简单介绍一些常见的消息摘要算法。
MD5（Message-Digest Algorithm 5）消息摘要算法，由美国密码学家罗纳德·李维斯特设计。MD5算法能够将数据映射到128bit散列值，在实际使用中，也经常用128bit结果的十六进制字符串文本存储。
MD5由MD4发展而来，算法诞生于1991年，其后得到广泛应用。2004年，来自中国的王小云教授公布了快速构造MD5碰撞的方法。
Java下BouncyCastle库实现MD5计算：
byte[] data = "Hello, world!".getBytes();
Digest digest = new MD5Digest();
digest.update(data, 0, data.length);
byte[] resultBytes = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(resultBytes, 0);
String resultHex = Hex.toHexString(resultBytes);
尽管MD5已经不能说是具有理论安全性的算法了，但目前应用还是非常多的。对于历史遗留代码，我们需要根据使用场景仔细判断此处使用MD5是否合适，新项目建议使用SHA-256等代替MD5。
SHA-2（Secure Hash Algorithm 2）由美国国家安全局研发，由美国国家标准与技术研究院（NIST）在2001年发布，SHA-2属于SHA系列算法，是已被证明为不安全的SHA-1后继者。其下又分为几种不同的算法标准，包括：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
Java下BouncyCastle库实现SHA-256计算：
byte[] data = "Hello, world!".getBytes();
Digest digest = new SHA256Digest();
digest.update(data, 0, data.length);
byte[] resultBytes = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(resultBytes, 0);
String resultHex = Hex.toHexString(resultBytes);
SHA-2系列是目前比较安全可靠的消息摘要算法，截止目前为止未发现碰撞数据。除此之外，SHA-256目前广泛用于HTTPS证书签名、比特币区块产生等。
CRC-32（Cyclic Redundancy Check 32）全称为循环冗余校验算法，CRC系列是一类比较古老的算法，它和MD/SHA系列用途也不同。CRC系列的特点是算法简单、性能高，很容易用简单的硬件实现，其主要用于硬件、通信领域的数据校验和检错。
HMAC（Hash-based Message Authentication Code）指基于散列运算的消息验证码，它可以和SHA系列等消息摘要算法结合使用，基于原始信息和一个额外的密钥来生成散列值，实现密码验证。
我们事先分发一个密钥给用户，用户和我们通信的消息附上一个用该密钥生成的HMAC，而攻击者无法生成正确的HMAC，达到防篡改的目的。
Java下BouncyCastle库实现HMAC SHA-256计算：
String secret = "a8@!px";
byte[] data = ("Hello, world!").getBytes();
Mac sha256HMac = new HMac(new SHA256Digest());
sha256HMac.init(new KeyParameter(secret.getBytes()));
byte[] resultBytes = new byte[sha256HMac.getMacSize()];
sha256HMac.update(data, 0, data.length);
sha256HMac.doFinal(resultBytes, 0);
String resultHex = Hex.toHexString(resultBytes);
虽然消息摘要算法是不可逆的，但在已知散列值的条件下，如果能够构造出和其原始数据有相同散列值的不同数据，那么就会对数字签名系统等产生严重威胁。因为此时数据可以被篡改、抵赖。
如MD5、SHA-1系列已被证明为存在构造碰撞的方法，因此不应用于HMAC、数据校验和防抵赖场景。
构建彩虹表主要针对使用消息摘要算法进行密码验证的场景。
假如用户的密码为abc123，为了进行密码验证，我们数据库中存储hash(abc123)，这样即使数据库中内容被窃取泄漏，攻击者理论上也得不到原始密码。然而攻击者可能根据密码字典、常见位数的密码区间构建了彩虹表，如果用户使用了弱密码，还是会泄漏一部分原始账号密码信息。
关于抗彩虹表，常见的错误做法是直接使用HMAC或如下实现哈希加“盐”：
// !!! 错误示范 !!!
String salt = "a8@!px";
byte[] data = ("Hello, world!" + salt).getBytes();
Digest digest = new SHA256Digest();
digest.update(data, 0, data.length);
byte[] resultBytes = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(resultBytes, 0);
String resultHex = Hex.toHexString(resultBytes);
“盐”通俗来说就是一个随机值，攻击者构建的彩虹表没有加盐运算，他重新构建彩虹表的成本又较高，因此给攻击者增加了成本。
然而，实际上加“盐”有效的前提是盐值未泄漏，但这是不靠谱的，盐值（包括固定盐和随机盐）泄漏的风险和数据库泄漏的风险同样高。以现在的算力条件，重建加盐的彩虹表只在一瞬间。使用HMAC也同理。
那么怎样才是抗彩虹表的正确做法呢？实际上有两种方案：
注：彩虹表攻击和碰撞攻击是完全不同的两种攻击方式，迭代哈希、加盐等操作和算法的抗碰撞能力无关！