Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
V kontexte počítačovej vedy a programovania je hash (známy tiež ako hash kód, hodnota hash alebo štiepenie správ) je numerická reprezentácia s pevnou veľkosťou vstupných údajov o ľubovoľnej veľkosti. Myslite na to ako na odtlačok prsta pre kúsok údajov.
Proces generovania hash sa nazýva hashing a vykonáva to funkciou hash .
Kľúčové charakteristiky hash funkcií:
* deterministické: Pri rovnakých vstupných údajoch bude funkcia hash vždy vytvárať rovnakú hodnotu hash.
* jednosmerne (v ideálnom prípade): Na určenie pôvodného vstupu z hodnoty hash by malo byť výpočtovo nerealizovateľné. (To je pre kryptografické hash funkcie kritickejšie.)
* Výstup pevnej veľkosti: Bez ohľadu na veľkosť vstupných údajov, funkcia hash generuje hodnotu hash špecifickej vopred určenej veľkosti (napr. 32 bitov, 64 bitov, 256 bitov).
* Odolnosť proti kolízii (v ideálnom prípade): Dobrá funkcia hash by mala minimalizovať pravdepodobnosť rôznych vstupov, ktoré produkujú rovnakú hodnotu hash („zrážku“). Zatiaľ čo zrážky sú nevyhnutné, mali by byť zriedkavé.
Analogia:
Predstavte si, že máte dokument (vstupné údaje). Funkcia hash je ako stroj, ktorý sumarizuje tento dokument do krátkeho zhrnutia s pevnou dĺžkou (hodnota hash). Zhrnutie by malo byť:
* konzistentné: Rovnaký dokument vždy vytvára rovnaké zhrnutie.
* jedinečný (čo najviac): Rôzne dokumenty by mali v ideálnom prípade vytvárať rôzne zhrnutia.
* nezvratné (v ideálnom prípade): Pôvodný dokument nemôžete znovu vytvoriť len z jeho zhrnutia.
Hash má početné aplikácie v programovaní a dátových štruktúrach:
1. Dátové štruktúry (tabuľky hash/hash máp):
* Toto je najbežnejšie použitie. Hashové tabuľky sa používajú na efektívne ukladanie a získavanie údajov založených na kľúčoch.
* Ako to funguje: Funkcia hash prevádza kľúč na index (hodnota hash) v poli. Hodnota spojená s kľúčom je uložená v tomto indexe.
* Výhody: Poskytuje veľmi rýchly priemerný prípad vyhľadávania (O (1) zložitosť), pretože index je priamo vypočítaný z kľúča.
* Príklad: Slovníky v Pythone, mapy v Jave, objekty ako asociatívne polia v JavaScripte.
`` `Python
my_dict ={"Apple":1, "banán":2, "Orange":3}
tlač (my_dict ["Apple"]) # prístup k hodnote pomocou kľúča "Apple" - O (1) Priemerný čas
`` `
2. Overenie integrity údajov:
* Hash je možné použiť na zabezpečenie toho, aby údaje neboli počas prenosu alebo úložiska manipulované.
* Ako to funguje: Vypočítajte hash údajov pred ich odoslaním alebo uložením. Neskôr prepočítajte hash a porovnajte ho s pôvodnou hodnotou hash. Ak sa hash zhoduje, údaje sa pravdepodobne nezmenia.
* Príklad: Kontrolné súčty, overenie integrity súborov v sťahovaní softvéru, detekcia poškodených údajov v databázach.
`` `Python
import hashlib
data ="Toto sú moje údaje."
hash_object =hashlib.md5 (data.enCode ()) #enCode prevádza reťazec na bajty
md5_hash =hash_object.hexDigest ()
Print (f "hash md5:{md5_hash}")
`` `
3. Ukladanie hesla:
* Ukladanie hesiel priamo do databázy je bezpečnostné riziko. Hashy sa používajú na ukladanie jednosmernej reprezentácie hesla.
* Ako to funguje: Keď používateľ vytvorí účet, heslo je hashované (zvyčajne s „soľou“ - náhodný reťazec pridaný do hesla pred hashovaním). Hash je uložený, nie skutočné heslo. Keď sa používateľ prihlási, zadané heslo sa tiež hashuje (s rovnakou soľou) a výsledný hash sa porovnáva s uloženým hashom.
* Výhody: Aj keď je databáza ohrozená, útočníci nemôžu priamo načítať heslá.
* Bezpečnostné úvahy: Algoritmy moderného hesla (ako Bcrypt, Scrypt, Scrypt, Argon2) sú zámerne pomalé a používajú soli, aby boli odolné voči útokom brutálnej sily a útokom dúhových stolov.
`` `Python
importovať bcrypt
heslo =b "my_secret_password" # heslo ako bajty
soľ =bcrypt.gensalt ()
hashed_password =bcrypt.hashpw (heslo, soľ)
Print (F "Hashed Heslo:{hashed_password}")
entered_password =b "my_secret_password"
Ak bcrypt.checkpw (Entered_password, hashed_password):
Tlač („Zhody s heslom!“)
inak:
Tlač („Heslo sa nezhoduje.“)
`` `
4. Caching:
* Hashy sa dajú použiť na vytvorenie klávesov vyrovnávacej pamäte na ukladanie výsledkov drahých výpočtov.
* Ako to funguje: Vstupné parametre do funkcie (alebo stavu systému) sú hashované a hodnota hash sa používa ako kľúč v vyrovnávacej pamäti (napríklad tabuľka hash). Ak sa ten istý vstup opäť vyskytne, výsledok v pamäti cache je možné získať priamo, čím sa vyhne predbežnej rekompciu.
* Príklad: Memoizácia, ukladanie do vyrovnávacej pamäte často pristupujú k údajom vo webových aplikáciách.
5. Deduplikácia údajov:
* Hash je možné použiť na identifikáciu duplikátov dátových položiek.
* Ako to funguje: Ak sa majú uložiť nové údaje, vypočíta sa jeho hash. Ak hash už existuje v databáze známych hashov, údaje sú pravdepodobne duplikátom a môžu sa preskočiť (alebo uložiť iba raz).
* Príklad: Úložné systémy, služby zdieľania súborov.
6. Filtre Bloom:
* Pravdepodobné dátové štruktúry, ktoré používajú hashing na testovanie, či je prvok členom súboru. Filtre Bloom môžu mať falošné pozitíva (môžu povedať, že prvok je v sade, keď nie je), ale nikdy nemajú falošné negatívy (nikdy nepovedia, že prvok nie je v sade, ak je).
7. Kryptografia:
* Kryptografické hash funkcie (SHA-256, SHA-3 atď.) Sa používajú na rôzne bezpečnostné účely vrátane:
* Digitálne podpisy:Vytvorenie hasha dokumentu a potom šifrovanie hasha pomocou súkromného kľúča.
* Kódy autentifikácie správ (MACS):Vytvorenie hash, ktorý závisí od tajného kľúča, ktorý sa používa na overenie integrity a autenticity.
* Kryptomeny:Hashing je základom technológie blockchain na vytváranie blokov a overovanie transakcií.
Existuje mnoho rôznych hashových funkcií. Tu je niekoľko príkladov:
* md5 (digest správy 5): (Zastarané pre aplikácie citlivé na bezpečnosť, pretože sú náchylné na zrážky). Generuje 128-bit hash.
* Sha-1 (zabezpečený algoritmus hash 1): (Tiež sa zastavili pre aplikácie citlivé na bezpečnosť v dôsledku zraniteľností). Generuje 160-bit hash.
* sha-2 (zabezpečený hash algoritmus 2): Rodina hashových funkcií, vrátane SHA-256 (256-bit hash), SHA-384 (384-bit hash) a SHA-512 (512-bit hash). Všeobecne sa považuje za bezpečnejšie ako MD5 a SHA-1.
* SHA-3 (zabezpečený hash algoritmus 3): V súťaži NIST je vybraná iná rodina hashových funkcií. Ponúka iný dizajn ako SHA-2.
* bcrypt, scrypt, argon2: Algoritmy hashovania hesla navrhnuté tak, aby boli pomalé a odolné voči útokom. Toto nie sú všeobecné hash funkcie; Sú špeciálne na ukladanie hesiel.
* Murmurhash, fnv hash: Nekryptografické hashové funkcie, ktoré sa často používajú na implementáciu tabuľky hash, kde je dôležitá rýchlosť.
* Zrážky: Zrážky sú nevyhnutné, najmä pri riešení veľkých súborov údajov. Usmernenie tabuľky dobrých hashov majú stratégie vyriešenia kolízie (napr. Samostatné reťazenie, otvorené adresovanie) na efektívne zvládanie kolízií.
* Hash Funkcia Choice: Výber funkcie hash závisí od aplikácie. V prípade aplikácií citlivých na bezpečnosť používajte kryptografické funkcie hash. V prípade hashových tabuliek vyberte hash funkciu, ktorá rovnomerne distribuuje kľúče cez tabuľku, aby sa minimalizovali zrážky.
* Zabezpečenie: Ak používate hash na zabezpečenie (ukladanie hesiel, integrita údajov), používajte silné, moderné kryptografické hash funkcie (Bcrypt, Argon2, SHA-256, SHA-3) a správne techniky sola. Vyhnite sa používaniu MD5 alebo SHA-1 na bezpečnosť.
* Výkon: Funkcie hash sa líšia v ich výkone. Profilujte svoj kód a zistite, či je proces hashovania prekážkou a vyberte vhodnú funkciu hash pre vaše potreby.
Stručne povedané, hash je cenným nástrojom v programovaní, ktorý poskytuje spôsob, ako reprezentovať údaje v kompaktnom formáte s pevnou veľkosti pre efektívne dátové štruktúry, kontroly integrity, bezpečnosť a rôzne ďalšie aplikácie. Výber správnej funkcie hash a efektívne zrážky manipulácie sú dôležité na dosiahnutie optimálneho výkonu a bezpečnosti.