在现代密码学中对比分析MD5算法、SHA1算法、SHA256算法、SM3算法

在现代密码学中，MD5、SHA1、SHA256和SM3都是广泛使用的哈希函数算法，它们各自具有不同的特性和安全性级别：

1. MD5 (Message-Digest Algorithm 5)：最初设计用于数据完整性校验，但因其容易受到碰撞攻击（两个不同的输入产生相同的输出），在安全标准中已不再推荐用于生成密钥或加密，主要用于旧有系统的向后兼容。

2. SHA1 (Secure Hash Algorithm 1)：SHA1的安全性比MD5要高一些，但仍有可能被碰撞攻击，因此在一些高级应用（如数字签名）中也被认为不够安全，但对于一般的数据校验，它仍然是可靠的。

3. SHA256 (Secure Hash Algorithm 256)：SHA-2系列是目前最常用的哈希算法之一，SHA256生成的输出长度为256位（32字节）。SHA-256被认为相对安全，对于大部分应用场景来说是足够强度的，但它也面临着未来的潜在攻击威胁。

4. SM3 (安全消息摘要算法3)：这是中国国家密码管理局发布的国密标准SM系列的一部分，SM3的设计目标是抵抗量子计算机的攻击。它提供了更高的安全性和抗碰撞能力，适合对安全性有极高要求的场景，如密码存储和证书签名等。

相关问题：
1. 在密码学中，这些哈希算法的主要区别是什么？
2. 对于防范未来的量子计算攻击，SM3有何优势？
3. 当今哪些情况下会选择使用SHA256而不是SHA1？