如果 SHA-1 哈希只有 160 位，为什么它长 40 个字符？答案

【问题标题】：Why is a SHA-1 Hash 40 characters long if it is only 160 bit?如果 SHA-1 哈希只有 160 位，为什么它长 40 个字符？
【发布时间】：2010-09-13 20:10:38
【问题描述】：

问题的标题说明了一切。我一直在研究 SHA-1，大多数地方我看到它有 40 个十六进制字符长，对我来说是 640 位。仅用 10 个十六进制字符 160 位 = 20 字节就不能很好地表示吗？一个十六进制字符可以代表2个字节对吗？为什么它需要两倍的时间？我的理解中缺少什么。

如果使用 Base32 或 Base36，SHA-1 不能只有 5 个或更少的字符吗？

【问题讨论】：

标签： encoding hash sha1 hashcode base32

【解决方案1】：

一个十六进制字符只能表示 16 个不同的值，即 4 位。 (16 = 2⁴)

40 × 4 = 160。

不，您需要 5 个以上的 base-36 字符。

共有 2¹⁶⁰ 个不同的 SHA-1 哈希。

2¹⁶⁰ = 16⁴⁰，所以这是我们需要 40 个十六进制数字的另一个原因。

但是 2¹⁶⁰ = 36^{160 log₃₆2} = 36^30.9482...，所以你还是使用 base-36 需要 31 个字符。

【讨论】：

如果你使用base 4.3e9，你可以有5个字符
@NullUserException：不幸的是，在大约 2.09e6 之后，我的数字用完了。
非常感谢您的解释，我知道我的数学一定是错误的。几年前我不得不做一些严肃的数学。
如果您将字符集增加一倍以上（从 16 到 36），您会期望生成的字符串超过其原始大小的一半，这不是很有趣吗，但实际上确实如此不会发生（从 40 到 31）...

【解决方案2】：

我认为 OP 的困惑来自于代表 SHA1 哈希的 string 需要 40 个字节（至少如果您使用 ASCII），它等于 320 位（不是 640 位）。

原因是哈希是二进制的，而十六进制字符串只是它的编码。因此，如果您要使用更有效的编码（或根本不使用编码），您可以只占用 160 位空间（20 字节），但问题是它不会是二进制安全的。

您可以使用 base64，在这种情况下，您需要大约 27-28 个字节（或字符）而不是 40 个（请参阅this page）。

【讨论】：

【解决方案3】：

每个 8 位字节有两个十六进制字符，而不是每个十六进制字符两个字节。

如果您使用 8 位字节（如在 SHA-1 定义中），则十六进制字符会在一个字节内对单个高或低 4 位半字节进行编码。所以一个完整的字节需要两个这样的字符。

【讨论】：

【解决方案4】：

2 个十六进制字符构成 0-255 的范围，即 0x00 == 0 和 0xFF == 255。所以 2 个十六进制字符是 8 位，这使得 SHA 摘要为 160 位。

【讨论】：

【解决方案5】：

在我的理论中，关于 OP 混乱的确切起源，我的回答与之前的回答不同，并且在我提供阐明的婴儿步骤中。

字符占用不同的字节数，具体取决于所使用的编码 (see here)。现在有一些情况下我们每个字符使用 2 个字节，例如在 Java 中编程时 (here's why)。因此 40 个 Java 字符将等于 80 个字节 = 640 位（OP 的计算），而 10 个 Java 字符确实可以为 SHA-1 哈希封装适量的信息。

与可能的数千个 Java 字符不同，只有 16 个不同的十六进制字符，即 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A , B, C, D, E 和 F。但它们与 Java 字符不同，占用空间远小于 Java 字符 0 到 9 和 A 到 F 的编码。它们是表示所有可能值的符号仅用 4 位表示：

0  0000    4  0100    8  1000    C  1100
1  0001    5  0101    9  1001    D  1101
2  0010    6  0110    A  1010    E  1110
3  0011    7  0111    B  1011    F  1111

因此每个十六进制字符只有半个字节，而 40 个十六进制字符给我们 20 个字节 = 160 位 - SHA-1 哈希的长度。

【讨论】：

【解决方案6】：

SHA-1 是 160 位

转换为 20 个字节 = 40 个十六进制字符（每个字节 2 个十六进制字符）

【讨论】：