通常，一个简单的哈希函数的工作原理是，取输入的“组成部分”(在字符串的情况下是字符)，将它们乘以某个常数的幂，然后以某种整数类型将它们相加。例如，一个字符串的典型哈希值(虽然不是特别好)可能是:

(first char) + k * (second char) + k^2 * (third char) + ...

然后，如果输入了一堆具有相同首字符的字符串，那么结果将都是相同的k模，至少在整数类型溢出之前是这样。

[举个例子，Java的字符串hashCode与此惊人地相似——它将字符的顺序颠倒，k=31。所以你会得到以31为模的惊人的关系在以相同方式结束的字符串之间，以及以2^32为模的惊人的关系在除了接近结尾的字符串之间都是相同的。这并没有严重扰乱哈希表行为。]

哈希表的工作原理是将哈希的模数除以桶的数量。

在哈希表中，不为可能的情况产生冲突是很重要的，因为冲突会降低哈希表的效率。

现在，假设有人将一大堆值放入一个哈希表中，这些值在项目之间有某种关系，比如所有的第一个字符都相同。我想说，这是一种相当可预测的使用模式，所以我们不希望它产生太多冲突。

It turns out that "because of the nature of maths", if the constant used in the hash, and the number of buckets, are coprime, then collisions are minimised in some common cases. If they are not coprime, then there are some fairly simple relationships between inputs for which collisions are not minimised. All the hashes come out equal modulo the common factor, which means they'll all fall into the 1/n th of the buckets which have that value modulo the common factor. You get n times as many collisions, where n is the common factor. Since n is at least 2, I'd say it's unacceptable for a fairly simple use case to generate at least twice as many collisions as normal. If some user is going to break our distribution into buckets, we want it to be a freak accident, not some simple predictable usage.

现在，哈希表实现显然无法控制放入其中的项。他们不能阻止他们之间的联系。所以要做的就是确保常量和桶数都是互质。这样你就不需要单独依靠“最后一个”分量来确定桶的模数相对于某个小的公共因子。据我所知，它们不一定是质数，只要是质素就可以了。

But if the hash function and the hashtable are written independently, then the hashtable doesn't know how the hash function works. It might be using a constant with small factors. If you're lucky it might work completely differently and be nonlinear. If the hash is good enough, then any bucket count is just fine. But a paranoid hashtable can't assume a good hash function, so should use a prime number of buckets. Similarly a paranoid hash function should use a largeish prime constant, to reduce the chance that someone uses a number of buckets which happens to have a common factor with the constant.

在实践中，我认为使用2的幂作为桶的数量是相当正常的。这很方便，并且省去了四处搜索或预先选择正确大小的质数的麻烦。所以你依赖于哈希函数而不是使用偶数乘数，这通常是一个安全的假设。但是，基于上面的哈希函数，您仍然会偶尔遇到糟糕的哈希行为，而素数桶计数可能会有进一步的帮助。

就我所知，提出“所有东西都必须是质数”的原则是在哈希表上进行良好分布的充分条件，而不是必要条件。它允许每个人进行互操作，而不需要假设其他人遵循相同的规则。

[Edit: there's another, more specialized reason to use a prime number of buckets, which is if you handle collisions with linear probing. Then you calculate a stride from the hashcode, and if that stride comes out to be a factor of the bucket count then you can only do (bucket_count / stride) probes before you're back where you started. The case you most want to avoid is stride = 0, of course, which must be special-cased, but to avoid also special-casing bucket_count / stride equal to a small integer, you can just make the bucket_count prime and not care what the stride is provided it isn't 0.]

博士tl;

Index [hash(input)%2]将导致所有可能哈希值的一半和一段值发生冲突。Index [hash(input)%prime]导致所有可能哈希值中的<2的碰撞。将除数固定为表的大小还可以确保数字不能大于表。

这个问题与更合适的问题合并，为什么哈希表应该使用素数大小的数组，而不是2的幂。 对于哈希函数本身，这里有很多很好的答案，但对于相关的问题，为什么一些安全关键的哈希表，如glibc，使用质数大小的数组，目前还没有。

通常两张表的幂要快得多。这里有昂贵的h % n => h和位掩码，其中位掩码可以通过大小为n的clz(“计数前导零”)计算。模函数需要做整数除法，这比逻辑和要慢50倍。有一些技巧可以避免取模，比如使用Lemire的https://lemire.me/blog/2016/06/27/a-fast-alternative-to-the-modulo-reduction/，但通常快速哈希表使用2的幂，而安全哈希表使用质数。

为什么如此?

Security in this case is defined by attacks on the collision resolution strategy, which is with most hash tables just linear search in a linked list of collisions. Or with the faster open-addressing tables linear search in the table directly. So with power of 2 tables and some internal knowledge of the table, e.g. the size or the order of the list of keys provided by some JSON interface, you get the number of right bits used. The number of ones on the bitmask. This is typically lower than 10 bits. And for 5-10 bits it's trivial to brute force collisions even with the strongest and slowest hash functions. You don't get the full security of your 32bit or 64 bit hash functions anymore. And the point is to use fast small hash functions, not monsters such as murmur or even siphash.

因此，如果你为哈希表提供一个外部接口，比如DNS解析器、编程语言……你想要关心那些喜欢使用DOS服务的人。对这些人来说，用简单得多的方法关闭你的公共服务通常更容易，但这种情况确实发生了。所以人们确实关心。

因此，防止这种碰撞攻击的最佳选择是

1)使用质数表，因为

所有32位或64位都与查找桶相关，而不仅仅是几个。 哈希表的大小调整函数比double更自然。最好的生长函数是斐波那契数列，质数更接近于它，而不是翻倍。

2)使用更好的措施对抗实际攻击，加上2个尺寸的快速功率。

计算碰撞次数，并在检测到攻击时中止或休眠，即概率<1%的碰撞次数。比如100个32位哈希表。这就是djb的dns解析器所做的。 当检测到碰撞攻击时，将碰撞链表转换为O(log n)搜索而不是O(n)的树。这就是例如java所做的。

有一个广为流传的神话，更安全的哈希函数有助于防止这种攻击，这是错误的，正如我解释的那样。只有低比特是不安全的。这只适用于质数大小的表，但这将使用两个最慢方法的组合，慢哈希+慢质数模。

哈希表的哈希函数主要需要小(内联)和快速。安全性只能来自于防止冲突中的线性搜索。并且不要使用非常糟糕的哈希函数，比如对某些值不敏感的哈希函数(比如使用乘法时的\0)。

使用随机种子也是一个不错的选择，人们首先使用随机种子，但是有了足够的表信息，即使是随机种子也没有多大帮助，而动态语言通常使通过其他方法获取种子变得很简单，因为它存储在已知的内存位置中。

这取决于哈希函数的选择。

许多哈希函数通过将数据中的各种元素与一些因子相乘，再乘以与机器的字大小相对应的2的幂的模(这个模可以通过让计算溢出来释放)来组合数据中的各种元素。

您不希望在数据元素的乘数和哈希表的大小之间有任何公共因子，因为这样可能会发生改变数据元素不会将数据分散到整个表上的情况。如果你为表的大小选择一个质数，这样的公因数是极不可能的。

另一方面，这些因数通常由奇数质数组成，因此在哈希表中使用2的幂也应该是安全的(例如，Eclipse在生成Java hashCode()方法时使用31)。

我想为Steve Jessop的回答补充一些东西(我不能评论，因为我没有足够的声誉)。但我找到了一些有用的材料。他的回答很有帮助，但他犯了一个错误:桶的大小不应该是2的幂。我引用Thomas Cormen, Charles Leisersen等人写的《算法导论》263页

When using the division method, we usually avoid certain values of m. For example, m should not be a power of 2, since if m = 2^p, then h(k) is just the p lowest-order bits of k. Unless we know that all low-order p-bit patterns are equally likely, we are better off designing the hash function to depend on all the bits of the key. As Exercise 11.3-3 asks you to show, choosing m = 2^p-1 when k is a character string interpreted in radix 2^p may be a poor choice, because permuting the characters of k does not change its hash value.

希望能有所帮助。

插入/从哈希表中检索时要做的第一件事是计算给定键的hashCode，然后通过执行hashCode % table_length将hashCode修剪为哈希表的大小来找到正确的bucket。这里有两个“陈述”，你很可能在某处读到过

如果对table_length使用2的幂，那么查找(hashCode(key) % 2^n)就像查找(hashCode(key) & (2^n -1))一样简单快捷。但是如果你为一个给定的键计算hashCode的函数不是很好，你肯定会在几个散列桶中聚集许多键。 但是，如果table_length使用质数，即使使用稍微愚蠢的hashCode函数，计算出来的hashCode也可以映射到不同的散列桶中。

这就是证明。

如果假设你的hashCode函数的结果是以下hashCode {x, 2x, 3x, 4x, 5x, 6x…}，那么所有这些都将聚集在m个桶中，其中m = table_length/GreatestCommonFactor(table_length, x)。(验证/推导这个很简单)。现在可以执行以下操作之一来避免集群

确保你不会生成太多的hashCode，这些hashCode是另一个hashCode的倍数，比如{x, 2x, 3x, 4x, 5x, 6x…}。但如果你的hashTable应该有数百万个条目，这可能有点困难。 或者通过使GreatestCommonFactor(table_length, x)等于1使m等于table_length，即使table_length与x为coprime。如果x可以是任何数字，则确保table_length是质数。

来自- http://srinvis.blogspot.com/2006/07/hash-table-lengths-and-prime-numbers.html