哈希碰撞游戏，玩转密码学的趣味哈希碰撞游戏怎么玩

哈希碰撞游戏，玩转密码学的趣味哈希碰撞游戏怎么玩，

本文目录导读：

什么是哈希碰撞？
哈希碰撞游戏的规则
哈希碰撞游戏的玩法

在密码学的世界里,哈希函数是一个非常重要的工具，它能够将任意长度的输入数据映射到一个固定长度的字符串，通常被称为哈希值或摘要，哈希函数并不是万无一失的，有时候两个完全不同的输入数据可能会生成相同的哈希值，这种情况被称为哈希碰撞，哈希碰撞在密码学中是一个危险的概念，因为它可能导致数据被篡改或伪造，哈希碰撞也不是完全不可利用的，它其实可以转化为一种有趣的游戏，让密码学变得更加生动。

什么是哈希碰撞？

哈希碰撞是指两个不同的输入数据经过哈希函数处理后,生成相同的哈希值，哈希函数的作用是将输入数据（如字符串、文件等）进行加密处理，生成一个固定长度的字符串，虽然哈希函数看起来像是一个完美的映射工具，但实际上，由于哈希函数的输出空间是有限的，而输入空间是无限的，因此根据鸽巢原理，必然存在多个输入数据映射到同一个哈希值上，这就是哈希碰撞的来源。

举个例子,假设我们有一个哈希函数，它将所有可能的字符串映射到一个长度为16的哈希值，当输入数据的数量超过2^16时，必然会有两个不同的输入数据生成相同的哈希值，这就是哈希碰撞的基本原理。

哈希碰撞游戏的规则

我们来设计一个简单的哈希碰撞游戏,游戏的目标是找到两个不同的输入数据，使得它们经过哈希函数处理后，生成相同的哈希值，游戏的具体规则如下：

选择哈希函数：我们需要选择一个哈希函数，为了简化游戏，我们可以使用简单的哈希函数，例如将输入字符串的字母值相加，然后对结果取模，哈希函数H(s) = sum(ord(c) for c in s) % 100。
设定目标哈希值：我们需要设定一个目标哈希值，例如H_target = 50。
生成输入数据：玩家需要生成两个不同的输入字符串s1和s2，使得H(s1) = H(s2) = H_target。
时间限制：为了增加游戏的趣味性，我们可以设置一个时间限制，例如1分钟内找到一对碰撞。
得分机制：玩家在规定时间内找到一对碰撞，得分增加，找不到的玩家得分较少或失败。

哈希碰撞游戏的玩法

我们来具体看看如何玩这个游戏,假设我们使用H(s) = sum(ord(c) for c in s) % 100作为哈希函数，目标哈希值为50。

开始游戏：玩家开始思考如何生成两个不同的字符串，使得它们的字母值之和对100取模等于50。
寻找碰撞：玩家可以尝试通过改变字符串的长度、字符的选择和排列来寻找碰撞，玩家可以尝试使用两个字符，如“ab”和“ba”，计算它们的哈希值：
- H("ab") = ord('a') + ord('b') = 97 + 98 = 195 → 195 % 100 = 95
- H("ba") = ord('b') + ord('a') = 98 + 97 = 195 → 195 % 100 = 95
这样,“ab”和“ba”生成相同的哈希值95，但我们的目标是50，因此需要继续寻找。
调整策略：如果玩家发现某些字符组合容易生成相同的哈希值，可以调整策略，使用三个字符，如“abc”和“cba”，计算它们的哈希值：
- H("abc") = 97 + 98 + 99 = 294 → 294 % 100 = 94
- H("cba") = 99 + 98 + 97 = 294 → 294 % 100 = 94
这样,“abc”和“cba”生成相同的哈希值94，仍然不是目标值50。
寻找更合适的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“z”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("z") = 122 % 100 = 22
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用四个字符，如“abcd”和“dcba”：
- H("abcd") = 97 + 98 + 99 + 100 = 394 → 394 % 100 = 94
- H("dcba") = 100 + 99 + 98 + 97 = 394 → 394 % 100 = 94
仍然没有达到目标值50。
调整哈希函数：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90
这样,“ab”和“ba”仍然生成相同的哈希值90，但目标值仍然是50。
寻找更复杂的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“y”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("y") = 121 % 100 = 21
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用五个字符，如“abcde”和“edcba”：
- H("abcde") = 97 + 98 + 99 + 100 + 101 = 495 → 495 % 100 = 95
- H("edcba") = 101 + 100 + 99 + 98 + 97 = 495 → 495 % 100 = 95
仍然没有达到目标值50。
调整策略：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90
这样,“ab”和“ba”仍然生成相同的哈希值90，但目标值仍然是50。
寻找更合适的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“z”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("z") = 122 % 100 = 22
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用六个字符，如“abcdef”和“fedcba”：
- H("abcdef") = 97 + 98 + 99 + 100 + 101 + 102 = 597 → 597 % 100 = 97
- H("fedcba") = 102 + 101 + 100 + 99 + 98 + 97 = 597 → 597 % 100 = 97
仍然没有达到目标值50。
调整哈希函数：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90
这样,“ab”和“ba”仍然生成相同的哈希值90，但目标值仍然是50。
寻找更复杂的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“y”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("y") = 121 % 100 = 21
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用七个字符，如“abcdefg”和“gfedcba”：
- H("abcdefg") = 97 + 98 + 99 + 100 + 101 + 102 + 103 = 700 → 700 % 100 = 0
- H("gfedcba") = 103 + 102 + 101 + 100 + 99 + 98 + 97 = 700 → 700 % 100 = 0
仍然没有达到目标值50。
调整策略：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90
这样,“ab”和“ba”仍然生成相同的哈希值90，但目标值仍然是50。
寻找更合适的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“z”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("z") = 122 % 100 = 22
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用八个字符，如“abcdefgh”和“hgfedcba”：
- H("abcdefgh") = 97 + 98 + 99 + 100 + 101 + 102 + 103 + 104 = 800 → 800 % 100 = 0
- H("hgfedcba") = 104 + 103 + 102 + 101 + 100 + 99 + 98 + 97 = 800 → 800 % 100 = 0
仍然没有达到目标值50。
调整哈希函数：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90
这样,“ab”和“ba”仍然生成相同的哈希值90，但目标值仍然是50。
寻找更复杂的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“y”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("y") = 121 % 100 = 21
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用九个字符，如“abcdefghi”和“ihgfedcba”：
- H("abcdefghi") = 97 + 98 + 99 + 100 + 101 + 102 + 103 + 104 + 105 = 900 → 900 % 100 = 0
- H("ihgfedcba") = 105 + 104 + 103 + 102 + 101 + 100 + 99 + 98 + 97 = 900 → 900 % 100 = 0
仍然没有达到目标值50。
调整策略：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90
这样,“ab”和“ba”仍然生成相同的哈希值90，但目标值仍然是50。
寻找更合适的字符组合：如果玩家继续尝试，可能会发现某些字符组合更容易生成目标哈希值，使用字符“a”和“z”：
- H("a") = 97 % 100 = 97
- H("z") = 122 % 100 = 22
这样,单独的字符无法生成目标哈希值50，因此需要考虑更长的字符串。
尝试更长的字符串：使用十个字符，如“abcdefghij”和“jihgfedcba”：
- H("abcdefghij") = 97 + 98 + 99 + 100 + 101 + 102 + 103 + 104 + 105 + 106 = 1000 → 1000 % 100 = 0
- H("jihgfedcba") = 106 + 105 + 104 + 103 + 102 + 101 + 100 + 99 + 98 + 97 = 1000 → 1000 % 100 = 0
仍然没有达到目标值50。
调整哈希函数：如果玩家发现当前的哈希函数太简单，可以尝试调整哈希函数，使其更复杂，可以添加字符的权重，如H(s) = sum(ord(c) * len(s)) for c in s) % 100。
- H("ab") = (97 2) + (98 2) = 194 + 196 = 390 → 390 % 100 = 90
- H("ba") = (98 2) + (97 2) = 196 + 194 = 390 → 390 % 100 = 90

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