Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
V počítačovej vede, A hash (Známy tiež ako hashový kód , hash hodnota alebo hash sumu ) je numerická reprezentácia s pevnou veľkosťou ľubovoľného množstva údajov. Je to ako odtlačok prsta alebo digitálny podpis pre informácie.
Kľúčové vlastnosti hash:
* Výstup pevnej veľkosti: Bez ohľadu na veľkosť vstupných údajov, funkcia hash vždy vytvára výstup špecifickej preddefinovanej dĺžky (napr. 256 bitov, 160 bitov).
* deterministické: Rovnaký vstup vždy vytvára rovnaký hash výstup. To je rozhodujúce pre konzistentnosť a spoľahlivosť.
* Odolnosť proti kolízii (v ideálnom prípade): Malo by byť veľmi ťažké nájsť dva rôzne vstupy, ktoré vytvárajú rovnaký hashový výstup („kolízia“). Zatiaľ čo perfektná odolnosť proti kolízii je v praxi nemožná (kvôli princípu pigeonhole), dobré hashové funkcie minimalizujú pravdepodobnosť zrážok.
* jednosmerná funkcia (ideálne): Malo by byť výpočtovo nerealizovateľné na zvrátenie funkcie hash, čo znamená, že z jeho hodnoty hash nemôžete určiť pôvodné vstupné údaje. To je dôležité pre bezpečnostné aplikácie.
Myslite na to takto:
Predstavte si, že máte stroj (funkcia hash), ktorý berie akýkoľvek objekt (vstupné údaje) a vytvára jedinečný štítok s pevnou veľkosťou (hodnota hash) pre tento objekt. Štítky sú oveľa kratšie ako samotné predmety.
Hash má početné aplikácie v počítačovom programovaní vrátane:
1.
* Účel: Tabuľky hash sú základnou štruktúrou údajov používanou na efektívne ukladanie a získavanie údajov na základe párov kľúčov.
* Ako to funguje:
* Kľúč sa odovzdáva do funkcie hash.
* Funkcia hash vypočíta hodnotu hash (celé číslo) z kľúča.
* Táto hodnota hash sa používa ako index do poľa (tabuľka hash).
* Zodpovedajúca hodnota je uložená v tomto indexe.
* Výhody: Poskytuje zložitosť priemerného prípadu O (1) (konštantného času) pre operácie vkladania, vymazania a vyhľadávania, vďaka čomu je neuveriteľne rýchle pri vyhľadávaní a získavaní údajov.
* Príklad:
`` `Python
my_dict ={} # prázdny slovník (hashova tabuľka)
my_dict ["Apple"] =1 # Vložte "Apple" ako kľúč ako hodnotu 1
my_dict ["banán"] =2
Print (my_dict ["Apple"]) # výstup:1 (rýchle vyhľadávanie)
`` `
2. Integrita údajov (kontrolné súčty):
* Účel: Overiť, že údaje neboli poškodené počas prenosu alebo úložiska.
* Ako to funguje:
* Vypočítajte hash súboru alebo dátového bloku pred prenosom/úložiskom.
* Po prenose/získavaní prepočítajte hash.
* Porovnajte dve hodnoty hash. Ak sa zhodujú, údaje sú pravdepodobne neporušené.
* Príklady:
* Stiahnutie súborov:MD5, SHA-256 Kontrolné súčty sú často k dispozícii na overenie integrity stiahnutých súborov.
* Sieťové protokoly:Mechanizmy detekcie a korekcie chýb používajú kontrolné súčty založené na funkciách hash.
* Prečo je to užitočné: Zmena jediného bitu vo vstupných údajoch bude mať za následok dramaticky odlišnú hodnotu hash.
3. kryptografia:
* Ukladanie hesla: Namiesto priamo ukladania hesiel ukladajú systémy hash hesla. Týmto spôsobom, aj keď je databáza ohrozená, skutočné heslá nie sú odhalené (pretože je ťažké zvrátiť hash). Zvyčajne sa pridáva soľ, aby sa zabránilo útokom dúhových stolov.
* Digitálne podpisy: Hashing sa používa na vytvorenie digitálneho podpisu dokumentu alebo správy. Odosielateľ hashuje dokument a potom šifruje hash so svojím súkromným kľúčom. Prijímač dešifruje podpis s verejným kľúčom odosielateľa a porovnáva výsledný hash s ich vlastným vypočítaným hashom dokumentu. Ak sa zhodujú, overuje to pravosť a integritu správy.
* autentifikačné kódy správy (macs): Podobne ako v prípade digitálnych podpisov sa MAC používajú na overenie autenticity a integrity správ, ale namiesto verejných/súkromných párov kľúčov používajú zdieľaný tajný kľúč.
* Technológia blockchain: Hashing je hlavnou súčasťou technológie blockchain. Každý blok obsahuje hash predchádzajúceho bloku, ktorý tvorí reťaz blokov, ktoré sú odolné voči manipulácii.
4. caching:
* Účel: Na rýchle načítanie často prístupných údajov.
* Ako to funguje: Kľúč používaný na prístup k údajom je hashovaný a výsledný hash sa používa na identifikáciu umiestnenia údajov o uložení uloženia.
* Výhody: Vyhýba sa drahým operáciám, ako sú databázové dopyty alebo zložité výpočty uložením výsledkov do vyrovnávacej pamäte a ich rýchleho načítania pomocou hashovania.
5. Deduplikácie údajov:
* Účel: Zníženie úložného priestoru identifikáciou a odstránením duplicitných kópií údajov.
* Ako to funguje: Súbory alebo dátové bloky sú hashované. Ak majú dva rôzne súbory rovnaký hash, je pravdepodobné, že sú rovnaké (hoci sú možné zrážky). Jedna kópia je uložená a druhá je nahradená ukazovateľom na uloženú kópiu.
6. indexovanie databázy:
* Účel: Ak chcete urýchliť databázové dopyty.
* Ako to funguje: Hashovanie sa dá použiť na vytvorenie indexu v stĺpci tabuľky. Keď dotaz vyhľadá špecifickú hodnotu, hodnota je hashovaná a index sa používa na rýchle nájdenie zodpovedajúcich riadkov v tabuľke.
spoločné hash algoritmy:
* md5 (algoritmus prehľadávania správ 5): Starší algoritmus, ktorý sa teraz považuje za kryptograficky zlomený (zraniteľný voči zrážkam). Stále sa používa na kontrolné súčty v niektorých kontextoch, ale odradené od bezpečnostných aplikácií.
* Sha-1 (zabezpečený algoritmus hash 1): Tiež považované za kryptograficky slabé. Odradené od nových aplikácií.
* SHA-2 Family (SHA-256, SHA-512 atď.): Bezpečnejšie ako MD5 a SHA-1. Široko používané na kryptografické aplikácie a kontroly integrity údajov.
* sha-3 (keccak): Iný algoritmus od rodiny SHA-2, ktorý bol vybraný ako víťaz súťaže NIST.
* bcrypt, scrypt, argon2: Tieto algoritmy sú špeciálne navrhnuté pre hashovanie hesla, sú výpočtovo drahšie a odolné voči útokom brutálnej sily.
Dôležité úvahy:
* Výber funkcie správneho hash: V príslušnej funkcii hash závisí od konkrétnej aplikácie. Zabezpečovacie kritické aplikácie si vyžadujú silné kryptografické hashové funkcie (napríklad SHA-256 alebo novšie). V prípade hashových tabuliek sú výkonnostné a kolízne odolnosť dôležitými faktormi.
* Manipulácia s kolíziou: Hashové tabuľky musia mať stratégiu na zvládnutie kolízií (keď dva rôzne klávesy hash do rovnakého indexu). Bežné techniky rozlíšenia kolízie zahŕňajú samostatné reťazenie a otvorené adresovanie.
* Zabezpečenie: Pri používaní hashov na bezpečnostné účely je nevyhnutné používať silné, dobre vyriešené hash algoritmy a prijať opatrenia na zabránenie útokov, ako sú útoky na tabuľku dúhy (napr. Použitím sola).
Stručne povedané, hashing je výkonná a všestranná technika, ktorá sa vo veľkej miere používa v počítačovom programovaní pre úlohy od ukladania a získavania údajov po overenie a bezpečnosť integrity údajov. Pochopenie princípov hashovania je nevyhnutné pre každého vývojára softvéru.