PHP 中md5 和sha1 有啥區別？哈希函數對比分析指南

gitbox 2025-09-19

本文面向想在PHP 中理解並正確應用哈希函數的開發者。我們將對比MD5 和SHA-1，從原理、輸出、抗碰撞性、速度、典型用途以及在PHP 中的實際用法給出清晰、務實的建議，並說明更安全的替代方案與使用注意事項。

一、基本概念回顧（非常簡短）

哈希（散列）函數：接受任意長度輸入，輸出固定長度的“摘要”。常用於校驗數據完整性、生成簽名基礎、做索引等。
不可逆性：哈希函數應是單向的——理論上不能從摘要反推出原始輸入（但並非絕對，取決於攻擊者能力）。
碰撞：不同輸入產生相同輸出的情況。理想哈希應難以找到碰撞。

二、MD5 與SHA-1 的技術規格對比

輸出長度
- MD5：128 位，通常以32 字符十六進製表示（如d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e ）。
- SHA-1：160 位，通常以40 字符十六進製表示（如da39a3ee5e6b4b0d3255bfef95601890afd80709 ）。
安全性（摘要）
- MD5：已被證明存在實際可行的碰撞攻擊，不能用於安全敏感場景（簽名、證書、密碼存儲等）。
- SHA-1：比MD5 強，但也已被實證破解（研究/實驗證明可找到碰撞），已被逐步棄用作為安全哈希。
速度
- MD5 通常比SHA-1 更快（更短的內部狀態與運算量更少），但速度差異在現代硬件上不是主要考量——安全性更重要。

三、在PHP 中的基本用法（示例）

 <span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-string">"hello world"</span></span><span>;

</span><span><span class="hljs-comment">// MD5</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$md5</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">md5</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span>);         </span><span><span class="hljs-comment">// 32 hex</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$md5_raw</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">md5</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-literal">true</span></span><span>); </span><span><span class="hljs-comment">// 原始二進制 16 位元組</span></span><span>

</span><span><span class="hljs-comment">// SHA-1</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$sha1</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">sha1</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span>);       </span><span><span class="hljs-comment">// 40 hex</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$sha1_raw</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">sha1</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-literal">true</span></span><span>); </span><span><span class="hljs-comment">// 原始二進制 20 位元組</span></span><span>

</span><span><span class="hljs-keyword">echo</span></span><span> </span><span><span class="hljs-string">"MD5: <span class="hljs-subst">$md5</span></span></span><span>\n";
</span><span><span class="hljs-keyword">echo</span></span><span> </span><span><span class="hljs-string">"SHA1: <span class="hljs-subst">$sha1</span></span></span><span>\n";
</span></span>

對於需要用密鑰的消息認證（更安全的完整性校驗），請使用HMAC：

 <span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$key</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-string">"secret-key"</span></span><span>;
</span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-string">"important payload"</span></span><span>;

</span><span><span class="hljs-comment">// 推薦使用更長更安全的哈希（示例：sha256）</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$hmac</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">hash_hmac</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-string">'sha256'</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$data</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$key</span></span><span>);
</span><span><span class="hljs-keyword">echo</span></span><span> </span><span><span class="hljs-string">"HMAC-SHA256: <span class="hljs-subst">$hmac</span></span></span><span>\n";
</span></span>

四、典型用途與風險

僅做非安全性唯一標識/ 快速校驗（小風險可接受）
- MD5 或SHA-1 都可用於生成文件名哈希、簡單的緩存鍵、去重的快速判斷（但不能依賴為強一致性保證）。
用於安全敏感場景（絕對不推薦）
- 密碼存儲、數字簽名、TLS/證書指紋、簽名驗證等：不要使用MD5/ SHA-1 。兩者都存在實用的碰撞攻擊（尤其MD5），攻擊者可偽造相同摘要的不同消息。
文件完整性校驗
- 若只是防止傳輸時意外損壞（非對抗者場景），MD5/SHA-1 仍常見於文件下載頁。但若擔心惡意篡改，請用更強的哈希（SHA-256/512）或簽名（HMAC/公私鑰簽名）。

五、已知攻擊（概要）

MD5 ：自2000 年代早期以來出現多種碰撞攻擊和實用攻擊，已被廣泛棄用用於安全用途。
SHA-1 ：長期被認為比MD5 更安全，但研究與實驗證明存在實用碰撞（例如學術界在2017 年公佈的實用碰撞演示），因此在安全性要求高的場合也應避免使用。

（備註：以上為概述性說明，已公開的研究和工實踐表明兩者在抵抗碰撞方面不足。）

六、推薦做法（PHP 實踐建議）

密碼永遠使用專門的密碼散列函數：使用password_hash() / password_verify() ，PHP 默認（ PASSWORD_DEFAULT ）會使用現代安全算法（如bcrypt 或更好的實現），並自動處理隨機鹽與成本因子。

 <span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-comment">// 密碼哈希與驗證（示例）</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$password</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-string">'user-password'</span></span><span>;
</span><span><span class="hljs-variable">$hash</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">password_hash</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$password</span></span><span>, PASSWORD_DEFAULT);
</span><span><span class="hljs-comment">// 存儲 $hash 到數據庫</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-keyword">if</span></span><span> (</span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">password_verify</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$password</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$hash</span></span><span>)) {
    </span><span><span class="hljs-comment">// 驗證通過</span></span><span>
}
</span></span>

消息完整性與認證用HMAC 或簽名：對對抗環境請使用hash_hmac() （例如用sha256或sha512 ），或使用公鑰簽名（openssl_sign 等）：

 <span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$tag</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">hash_hmac</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-string">'sha256'</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$message</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$secret_key</span></span><span>);
</span></span>

一般哈希首選SHA-2 或SHA-3 系列：例如sha256 、 sha512 ，在PHP 中可通過hash('sha256', $data)或hash('sha512', $data)使用；這些在強度上顯著好於MD5/SHA-1。
若需要對二進制更高效處理，可使用原始二進制輸出（ md5($data, true) / sha1($data, true) ），並對結果做base64 編碼存儲或傳輸。
不要試圖“用鹽+多次哈希”自己造密碼哈希方案：容易出錯、難以維護。請使用語言/框架推薦的密碼散列API。

七、對比小結（簡明表）

輸出長度：MD5 = 128 位（32 hex），SHA-1 = 160 位（40 hex）。
安全性：SHA-1 > MD5，但兩者都不再適合安全關鍵場景。
速度：MD5 略快，但差異不應成為選用標準（安全性優先）。
推薦用途：僅用於非安全的唯一標識或兼容場景；安全用途請用SHA-2/SHA-3/HMAC/password_hash。

八、實際選擇建議（一句話）

如果你在寫新代碼並且關心安全性，不要使用MD5 或SHA-1 —— 用hash('sha256', $data) / hash_hmac('sha256', $data, $key)做完整性與認證，用password_hash()管理密碼；只有在兼容歷史系統或對安全無關的場景下才考慮MD5/SHA-1。