PHP 中 md5 和 sha1 有啥区别？哈希函数对比分析指南

gitbox 2025-09-19

本文面向想在 PHP 中理解并正确应用哈希函数的开发者。我们将对比 MD5 和 SHA-1，从原理、输出、抗碰撞性、速度、典型用途以及在 PHP 中的实际用法给出清晰、务实的建议，并说明更安全的替代方案与使用注意事项。

一、基本概念回顾（非常简短）

哈希（散列）函数：接受任意长度输入，输出固定长度的“摘要”。常用于校验数据完整性、生成签名基础、做索引等。
不可逆性：哈希函数应是单向的——理论上不能从摘要反推出原始输入（但并非绝对，取决于攻击者能力）。
碰撞：不同输入产生相同输出的情况。理想哈希应难以找到碰撞。

二、MD5 与 SHA-1 的技术规格对比

输出长度
- MD5：128 位，通常以 32 字符十六进制表示（如 d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e）。
- SHA-1：160 位，通常以 40 字符十六进制表示（如 da39a3ee5e6b4b0d3255bfef95601890afd80709）。
安全性（摘要）
- MD5：已被证明存在实际可行的碰撞攻击，不能用于安全敏感场景（签名、证书、密码存储等）。
- SHA-1：比 MD5 强，但也已被实证破解（研究/实验证明可找到碰撞），已被逐步弃用作为安全哈希。
速度
- MD5 通常比 SHA-1 更快（更短的内部状态与运算量更少），但速度差异在现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">// 原始二进制 16 字节</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">// 原始二进制 20 字节</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>

对于需要用密钥的消息认证（更安全的完整性校验），请使用 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">// 推荐使用更长更安全的哈希（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、典型用途与风险

仅做非安全性唯一标识 / 快速校验（小风险可接受）
- MD5 或 SHA-1 都可用于生成文件名哈希、简单的缓存键、去重的快速判断（但不能依赖为强一致性保证）。
用于安全敏感场景（绝对不推荐）
- 密码存储、数字签名、TLS/证书指纹、签名验证等：不要使用 MD5/ SHA-1。两者都存在实用的碰撞攻击（尤其 MD5），攻击者可伪造相同摘要的不同消息。
文件完整性校验
- 若只是防止传输时意外损坏（非对抗者场景），MD5/SHA-1 仍常见于文件下载页。但若担心恶意篡改，请用更强的哈希（SHA-256/512）或签名（HMAC/公私钥签名）。

五、已知攻击（概要）

MD5：自 2000 年代早期以来出现多种碰撞攻击和实用攻击，已被广泛弃用用于安全用途。
SHA-1：长期被认为比 MD5 更安全，但研究与实验证明存在实用碰撞（例如学术界在 2017 年公布的实用碰撞演示），因此在安全性要求高的场合也应避免使用。

（备注：以上为概述性说明，已公开的研究和工实践表明两者在抵抗碰撞方面不足。）

六、推荐做法（PHP 实践建议）

密码永远使用专门的密码散列函数：使用 password_hash() / password_verify()，PHP 默认（PASSWORD_DEFAULT）会使用现代安全算法（如 bcrypt 或更好的实现），并自动处理随机盐与成本因子。

<span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-comment">// 密码哈希与验证（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">// 存储 $hash 到数据库</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-keyword">if</span></span><span> (</span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">password_verify</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$password</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$hash</span></span><span>)) {
    </span><span><span class="hljs-comment">// 验证通过</span></span><span>
}
</span></span>

消息完整性与认证用 HMAC 或签名：对对抗环境请使用 hash_hmac()（例如用 sha256 或 sha512），或使用公钥签名（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>

一般哈希首选 SHA-2 或 SHA-3 系列：例如 sha256、sha512，在 PHP 中可通过 hash('sha256', $data) 或 hash('sha512', $data) 使用；这些在强度上显著好于 MD5/SHA-1。
若需要对二进制更高效处理，可使用原始二进制输出（md5($data, true) / sha1($data, true)），并对结果做 base64 编码存储或传输。
不要试图“用盐+多次哈希”自己造密码哈希方案：容易出错、难以维护。请使用语言/框架推荐的密码散列 API。

七、对比小结（简明表）

输出长度：MD5 = 128 位（32 hex），SHA-1 = 160 位（40 hex）。
安全性：SHA-1 > MD5，但两者都不再适合安全关键场景。
速度：MD5 略快，但差异不应成为选用标准（安全性优先）。
推荐用途：仅用于非安全的唯一标识或兼容场景；安全用途请用 SHA-2/SHA-3/HMAC/password_hash。

八、实际选择建议（一句话）

如果你在写新代码并且关心安全性，不要使用 MD5 或 SHA-1 —— 用 hash('sha256', $data) / hash_hmac('sha256', $data, $key) 做完整性与认证，用 password_hash() 管理密码；只有在兼容历史系统或对安全无关的场景下才考虑 MD5/SHA-1。