"哈希和加密不是一回事吗？" 这是新手最常问的问题，也是导致密码泄露事件的常见根因。把加密用在哈希的场景（或反过来），后果可能很严重：用可逆加密存密码，攻击者拿到密钥就能解出所有密码；用不可逆哈希存需要恢复的数据，原始信息就永久丢失了。
这篇指南讲清楚两件事：哈希和加密在数学上的根本区别，以及在实际项目里如何正确选择。想亲眼看一下哈希的单向性？用我们的 SHA-256 哈希生成器 算一个摘要试试。
一句话区分
哈希不可逆，加密可逆。
- 哈希：把任意输入变成固定长度的"指纹"。你无法从指纹还原出原始输入。
- 加密：用密钥把明文变成密文。有密钥就能还原明文。
这个差别决定了所有其他差异。
哈希：单向函数
哈希函数接收任意大小的输入，输出固定长度的摘要。关键特性：
- 确定性：相同输入永远产生相同输出
- 单向：无法从输出反推输入（计算上不可行）
- 抗碰撞：找不到两个不同输入产生相同输出（理论可能，实际不可行）
常见哈希算法：
# SHA-256（32 字节，64 个十六进制字符）
echo -n "hello" | shasum -a 256
# 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824
# MD5（16 字节，32 个十六进制字符，已不安全）
echo -n "hello" | md5
# 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592
哈希的典型用途：
- 文件完整性校验：下载大文件后对比哈希，确认没有损坏或被篡改
- 内容寻址存储：Git 用对象哈希作为唯一标识
- 缓存键和去重：相同内容产生相同键，快速查找
- 密码存储：这里有个大坑，下面单独说
加密：双向函数
加密需要密钥。加密用密钥把明文变成密文，解密用（相同或不同）密钥还原。
两种主要类型：
对称加密：加密和解密用同一个密钥。速度快，适合大量数据。
# AES-GCM（对称加密的工业标准）
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import AESGCM
import os
key = AESGCM.generate_key(bit_length=256)
nonce = os.urandom(12)
aesgcm = AESGCM(key)
ciphertext = aesgcm.encrypt(nonce, b"secret message", None)
plaintext = aesgcm.decrypt(nonce, ciphertext, None)
# plaintext == b"secret message"
非对称加密：一对密钥，公钥加密，私钥解密。慢，但解决了密钥分发问题。
# RSA：用公钥加密，私钥解密
openssl rsautl -encrypt -pubin -inkey public.pem -in message.txt -out encrypted.bin
openssl rsautl -decrypt -inkey private.pem -in encrypted.bin -out message.txt
加密的典型用途：
- 传输层安全：TLS 用混合加密保护 HTTPS 流量
- 静态数据保护：磁盘加密、数据库字段加密
- 数字信封：用对称密钥加密数据，再用非对称密钥加密对称密钥
- 任何需要恢复原始数据的场景
密码存储：最容易踩的坑
密码存储是哈希和加密混淆最频繁的场景。规则很明确：
永远不要加密密码。永远不要用裸哈希存密码。
加密意味着有密钥能还原。一旦密钥泄露（往往就存在同一台服务器上），所有密码立刻明文暴露。
裸 SHA-256 或 MD5 同样不可接受。它们太快，现代 GPU 每秒能尝试几十亿次哈希，简单的字典攻击几小时就能破解大量弱密码。
正确做法是使用专门的密码哈希函数：
import bcrypt
# 哈希密码（bcrypt 自动加盐）
hashed = bcrypt.hashpw(b"mypassword", bcrypt.gensalt(rounds=12))
# b'$2b$12$...'
# 验证密码
bcrypt.checkpw(b"mypassword", hashed) # True
bcrypt.checkpw(b"wrongpassword", hashed) # False
密码哈希函数（bcrypt、scrypt、argon2id）的关键特性是故意很慢。它们通过"工作因子"参数让单次哈希耗时可控（通常几百毫秒），让暴力破解在计算上不可行。Argon2id 是 2015 年密码哈希竞赛的获胜者，是目前推荐的黄金标准。
何时用哈希 vs 加密
简单的判断：你需要能恢复原始数据吗？
- 需要 → 加密
- 不需要 → 哈希
展开成决策表：
| 场景 | 用哈希 | 用加密 | |------|--------|--------| | 用户密码 | ✓（用 bcrypt/argon2） | ✗ | | API 请求签名 | ✓（HMAC） | ✗ | | 文件完整性校验 | ✓ | ✗ | | 缓存键 / 去重 | ✓ | ✗ | | 数据库字段（需查询原值） | ✗ | ✓ | | 通信内容（TLS、消息） | ✗ | ✓ | | 备份归档 | ✗ | ✓ | | 数字签名 | ✓（哈希后签名） | ✓（非对称签名） |
注意最后一行：数字签名同时用到两者。先对原文做哈希压缩，再用非对称密钥对哈希签名，避免对整个文档做昂贵的非对称运算。
性能对比
哈希通常比加密快（虽然现代 CPU 都有硬件加速，差距已经不大）：
| 操作 | 现代硬件吞吐量 | |------|----------------| | SHA-256（带 SHA-NI） | ~1.2 GB/s | | AES-256-GCM（带 AES-NI） | ~5 GB/s | | bcrypt（rounds=12） | ~100 次/秒 |
注意 bcrypt 的吞吐量是"次/秒"，而不是"GB/秒"。这种慢是有意为之的，对密码哈希反而是优点。
在本地完成敏感操作
无论你要哈希 API 密钥、加密配置文件，还是生成密码哈希，都应该尽量避免把敏感数据发送到陌生服务器。
SHA-256 哈希生成器、MD5 哈希生成器、bcrypt 哈希、AES 加解密 和 RSA 加解密 都完全在浏览器中运行，使用 Web Crypto API 处理输入。你的明文、密钥、密码或哈希结果从不离开你的机器。这在处理 API 凭证、客户数据、专有代码等敏感内容时尤其重要，没有日志、没有留存、没有第三方窥探。
总结：需要恢复原文用加密，不需要用哈希，存密码用 bcrypt 或 argon2，永远不要混淆这三件事。