随着现今社会网络与计算机技术的发展日新月异,信息安全变得尤为重要。散列函数作为密码学领域中的一个重要函数,常被用于消息完整性的验证,也用于数字签名、数字货币、区块链技术等重要领域。因此,散列函数已成为信息安全领域的研究热点。散列函数是一种单向函数,可以将任意长度的消息转化为固定长度的散列值,常用的散列函数有MD系列、SHA系列等。在散列函数的发展和改进过程中,为了满足日益提高的安全需求,散列值的输出长度也在不断变长,SHA系列的输出长度已从160位发展至512位。但每一种散列函数只能生成一种固定长度的散列值,当使用者对安全性和散列值长度有不同需求时,只能选用不同的散列函数,给使用造成不便。因此,本文为满足不同环境下的不同安全需求,提出多级安全散列函数（Multilevel Security Hash Function,MSHF）。首先,研究并分析现有常用散列函数的内部结构和安全需求,提出设计散列函数的补充需求:在不同使用需求下,散列函数应实现不同的安全等级。然后设计并实现多级安全散列函数,将安全度分为四个由低到高的等级,可以输出四种不同长度的散列值,分别为64位、128位、256位、512位。其次,将MSHF应用于Merkle树的生成。根据MSHF的特性与安全等级,通过合并Merkle树中相邻节点的方式,降低树的深度,减小进行SPV验证时的路径长度。最后,对MSHF的自身性能和应用情况进行实验分析。将MSHF与输出长度相同的DES-CBC、MD5、SHA-256、SHA-512在安全性与性能两方面进行对比实验;对基于MSHF和基于传统方法生成的Merkle树在SPV验证、创建时间、查找错误数据所需时间三个方面进行对比实验。实验结果表明,在安全性方面,雪崩效应中MSHF 比 MD5、SHA-512出现坏点的概率低;在性能方面,MSHF的运行效率高于DES-CBC、SHA-256和SHA-512。且MSHF的安全等级越高时,查找速度越快。MSHF的应用实验表明,基于MSHF生成的Merkle树深度更小,进行SPV验证时的路径长度更短;基于MSHF创建Merkle树比传统方法用时更短,查找错误数据的耗时也更短。