Conceptul de hashing este esențial pentru informatică și criptografie. Acest proces poate prelua orice intrare, cum ar fi un șir de text, și îl poate transforma într-un șir de caractere de dimensiune fixă care apar adesea ca o combinație aleatorie de litere și numere. Acest rezultat se numește cod hash sau valoare hash. Hashingul are mai multe aplicații practice, inclusiv semnăturile digitale, tehnologia blockchain și păstrarea înregistrărilor, printre altele. Înțelegeți hashingul și semnificația acestuia în lumea digitală actuală în acest articol cuprinzător.
Introducere în hashing
Hashing implică de fapt luarea unei intrări și utilizarea unei funcții matematice pentru a obține o ieșire care are o anumită lungime definită. Un fel de calcul efectuat de algoritmi cunoscuți sub numele de funcții hash face această operație. Din mai multe motive, funcțiile hash sunt foarte utile în multe domenii legate de computer. Descoperirea funcțiilor hash și a caracteristicilor lor esențiale este subiectul nostru în această piesă:
Caracteristici importante ale funcțiilor hash Deterministe: Ieșirea dintr-o funcție hash ar trebui să fie întotdeauna identică cu datele de intrare; prin urmare, valoarea hash rezultată nu se va schimba niciodată, indiferent de câte ori efectuați aceeași procedură de hashing pe aceleași date.
Indiferent de cantitatea de informații conținute în datele de intrare, funcția hash oferă întotdeauna un rezultat de ieșire cu un număr egal de biți sau octeți pentru toate intrările care îi sunt date, cum ar fi SHA-256, care produce hash-uri de 256 de biți (32 de octeți), indiferent de lungimi de intrare.
Eficiență: aplicațiile în timp real sunt cele mai potrivite pentru hashing, deoarece calculează rapid hash-uri pentru fiecare intrare dată.
Asigurându-mă că nu se poate descoperi ce detaliu original ar duce la acea formă exactă după ce valoarea sa a fost obținută, deoarece nu dorim ca nimeni să o relaționeze din nou cu imaginea mea înainte să le arăt această imagine.
Ar trebui să fie aproape imposibil să găsiți două intrări diferite care să producă aceleași valori hash, ceea ce se numește rezistență la coliziune. Această proprietate este necesară pentru integritatea datelor și evitarea conflictelor.
Valoarea hash ar trebui să fie complet diferită dacă datele de intrare se modifică chiar și puțin, acest lucru este cunoscut și sub numele de Efectul de avalanșă. Când se fac astfel de modificări la o intrare, securitatea este îmbunătățită în așa fel încât va avea întotdeauna ca rezultat un alt hash nou.
Prezentare generală a hashingului
Un algoritm de hash securizat pe 256 de biți (SHA-256) va fi utilizat în scopuri ilustrative pentru înțelegerea hashingului. De exemplu, se poate folosi „Hello, World!” ca un simplu eșantion de șir de intrare. Următoarele rezultate rezultă după rularea acestui șir prin SHA-256:
O mică modificare a intrării duce la o mare variație a valorii hash, care demonstrează natura deterministă și efectul de avalanșă al funcțiilor hash.
Utilizări ale hashingului
Hashingul are multe aplicații în mai multe subdomenii ale informaticii și al securității informațiilor. Iată câteva exemple comune:
Asigurarea integrității datelor
De multe ori hashingul are loc atunci când verificabilitatea integrității datelor devine importantă pentru a se asigura că datele transmise nu au fost modificate sau manipulate, prin urmare, compararea celor originale și primite poate face acest lucru prin verificarea hashurilor corespunzătoare. În majoritatea practicilor de distribuție a software-ului, de exemplu, adăugarea valorilor hash, cum ar fi sumele de verificare MD5 sau SHA-256, la fișierele descărcate este tipică.
Arhivă de date care este sigură
Cel mai important lucru în orice sistem care necesită autentificarea utilizatorului este păstrarea parolelor în siguranță. Parolele nu sunt stocate sub formă de text simplu, ci mai degrabă sistemele stochează valorile hash ale parolelor. Verificatorul valorii hash al unui sistem compară acest lucru cu parola introdusă de utilizator în timpul procesului de conectare. Această proprietate asigură că, chiar și atunci când valoarea hash este compromisă, va fi greu să recuperați parola datorită atributului său de rezistență înainte de imagine.
Certificate și semnături electronice
Hashing-ul stă la baza certificatelor, precum și a semnăturilor digitale. Pentru ca semnăturile digitale să se asigure că un document sau un mesaj de comunicare este autentic și nu a fost manipulat, acestea folosesc funcții hash pentru a crea reprezentări unice. Criptarea e-mailului și certificatele Secure Socket Layer (SSL/TLS) sunt două exemple ale utilizării sale pe scară largă în comunicațiile securizate.
Tipuri de funcții hash de criptare
Aplicațiile de securitate au fost principalii factori din spatele dezvoltării funcției de hashing criptografic. Cele mai cunoscute funcții de hashing criptografic includ
După mulți ani în care a fost utilizat pe scară largă, Message Digest Algorithm 5 (MD5) și-a pierdut acum credibilitatea, deoarece poate fi ușor manipulat de cei care îl sparg.
Secure Hash Algorithm 1 (SHA-1): La fel ca MD5, SHA-1 este considerat în prezent învechit, deoarece poate fi piratat cu ușurință.
Acești doi algoritmi care au fost adoptați pe scară largă pentru diferite forme de criptografie astăzi sunt considerați siguri sunt SHA-256 și respectiv SHA-3.
Active digitale și tehnologie Blockchain
Hashingul acceptă criptomonede, cum ar fi Bitcoin, utilizate pe blockchain-uri. Când fiecare bloc conține o valoare hash a celei dinaintea lui, se creează un lanț inalterabil de blocuri în tehnologia blockchain. Acest lucru protejează lanțul de blocuri, deoarece schimbarea oricărui bloc ar necesita schimbarea și pe toate blocurile ulterioare, făcând acest lucru imposibil din punct de vedere computațional. Exploatarea criptomonedei necesită, de asemenea, rezolvarea unor probleme matematice complexe folosind algoritmi hash.
Preluarea datelor cu tabele Hash
Alte structuri de date, cum ar fi tabelele hash, folosesc la fel de mult și hashurile. Un tabel hash folosește o funcție hash pentru a genera un index într-o colecție de compartimente sau sloturi pentru a prelua o valoare. Tabelele hash sunt adesea folosite în crearea de tablouri asociative și baze de date, deoarece acceptă regăsirea, inserarea și ștergerea rapidă a datelor.
Lucruri importante de care să țineți cont
Deși are punctele sale forte, hashingul poate prezenta anumite provocări. Aceste lucruri trebuie avute în vedere:
Coliziuni și vulnerabilități de securitate
În ciuda eforturilor depuse de funcțiile hash criptografice pentru a minimiza aceste șanse, coliziunile sunt încă posibile. Probabilitatea unor astfel de atacuri crește exponențial cu puterea de calcul. De aceea, MD5 și SHA-1, doi algoritmi de hashing mai vechi, rămân nesiguri astăzi.
Costuri asociate operațiunilor
Suplimentarul de calcul poate apărea ca rezultat al hashingului, mai mult dacă sunt aplicați algoritmi de hash criptografic puternici. Acest lucru sacrifică performanța în detrimentul securității, în special în mediile cu resurse limitate.
Calcul cuantic la nivel
Calculul cuantic ar putea reprezenta o amenințare pentru algoritmii hash criptografici existenți. În comparație cu computerele obișnuite, mașinile cuantice pot avea capacitatea de a întrerupe aceste funcții mai repede decât ele. În prezent, se desfășoară cercetări intense despre dezvoltarea unor tipuri de funcții hash care vor rezista la calculul cuantic.
În concluzie,
Hashingul este un concept esențial în informatică și criptografie care permite accesul rapid la date, asigurarea integrității datelor și protecția datelor atunci când sunt stocate. Determinismul stabilit lungimea de ieșire și rezistența la coliziune pune stocarea parolelor semnăturilor digitale blockchain sau chiar sistemul de recuperare printre multe alte domenii în care poate fi utilizat în acest scop
Creșterea importanței funcțiilor hash a fost destul de semnificativă odată cu evoluția tehnologiei care a condus la noi dezvoltări și îmbunătățiri ale tehnicilor criptografice. Oricine caută o carieră în informatică, securitate cibernetică sau comunicații digitale trebuie să cunoască despre hashing și utilizările sale. Utilizarea hashingului poate duce la construirea unor sisteme digitale mai de încredere, mai eficiente și mai sigure.
