То есть, искать требуется не по всей базе, а только по одному её разделу, что уменьшает время поиска. Последовательность, в которой просматриваются ячейки хеш-таблицы, называется последовательностью проб. Первый элемент в последовательности, как правило, равен значению некоторой хеш-функции от ключа, а остальные считаются от него одним из приведённых ниже способов. Для успешной работы алгоритмов поиска последовательность проб должна быть такой, чтобы все ячейки хеш-таблицы оказались просмотренными ровно по одному разу. Процесс хеширования — это преобразование данных различной длины в фиксированный хеш-код. Этот процесс является односторонним, что означает, что нельзя восстановить исходные данные из хеша.
Где и как используют хеширование
Но существующие хеш-функции достаточно сложны, поэтому вероятность коллизии сводится к минимуму. Это математический алгоритм, который берет на вход данные или сообщение и трансформирует их в непрерывную строку символов определенной длины, кажущуюся случайной. Этот вывод, называемый хешем, уникален для каждого набора входных данных. Функции хеширования находят широкое применение в компьютерных науках и области информационной безопасности. Хеш-функция в данном методе обычно получает на вход какое-либо метрическое пространство и разделяет его, создавая сетку из клеток.
Хеш — что это такое и как хэш-функция помогает решать вопросы безопасности в интернете
Блокчейн регулярно обновляет данные, добавляя записи об изменениях — «транзакции». Именно при обновлении транзакционной информации любая система уязвима для атаки. Банки сглаживают этот риск с помощью строгого контроля за правами доступа пользователей. У блокчейна нет централизованного органа контроля, поэтому в работу вступают криптографические хеш-функции. Таким образом, если два сообщения имеют одинаковый хеш, то можно быть уверенным, что они одинаковые. Вот почему алгоритмы с хеш-функциями считаются таким надежным.
Хеш-суммы и их использование для поиска вирусов
Так как криптографические хеш-функции используются для подтверждения неизменности исходной информации, то возможность быстрого отыскания коллизии для них обычно равносильна дискредитации. Например, если хеш-функция используется для создания цифровой подписи, то умение находить для неё коллизии фактически равносильно умению подделывать цифровую подпись. Поэтому мерой криптостойкости хеш-функции считается вычислительная сложность нахождения коллизии. В идеале не должно существовать способа отыскания коллизий более быстрого, чем полный перебор. Хеш-таблицей называется структура данных, позволяющая хранить пары вида «ключ» — «хеш-код» и поддерживающая операции поиска, вставки и удаления элемента. Тогда перед поиском данных требуется вычислить хеш-код данных, чтобы стало известно, в каком разделе требуется искать данные.
Пример работы: транзакции в блокчейне
Подробно рассмотрели использование хеш-функций и показали, что они являются основой технологии блокчейн. Блокчейн уникален тем, что гарантирует неизменность и анонимность хранимых данных. Это означает, что любые данные проверяются на подлинность, но при этом их никто не может увидеть. То есть, это если ломбард проверял золото, которое лежит в закрытом сейфе.
Цель использования хешей — обеспечить безопасность пользователей. Идентификация или проверка подлинности данных нужны, чтобы никто не мог воспользоваться чувствительной информацией в своих целях. Поэтому специалисты пользуются именно криптографическими хеш-функциями.
Коллизии просто приводят к тому, что появляются списки длиной более одного элемента. Антивирусные приложения и разработчики ПО активно применяют хеш-суммы для файлов. Они сохраняют эти суммы в базе данных, связывая их с безопасными файлами. Во время сканирования, антивирусное приложение вычисляет хеш-сумму файла и сравнивает ее с записями в базе данных. Если хеш-сумма соответствует безопасному файлу, то файл считается безопасным. В случае отсутствия совпадений – это может указывать на потенциальную угрозу.
В результате возникает хеш (hash) — отображение данных в виде короткой строки, в идеале — уникальной для каждого набора информации. Размер строки может быть одинаковым для информации разного объема. Существует ряд методов защиты от взлома, защиты от подделки паролей, подписей и сертификатов, даже если злоумышленнику известны методы построения коллизий для какой-либо хеш-функции.
Ситуация, когда для различных ключей получается одно и то же хеш-значение, называется коллизией. Поэтому механизм разрешения коллизий — важная составляющая любой хеш-таблицы. Допустим, у вас есть текстовый документ, и вы желаете создать хеш для этого документа. Вы применяете хеш-функцию, и она формирует уникальное хеш-значение на основе всего содержания документа. Затем вы вносите даже небольшие изменения в документ, например, меняете одну букву в тексте.
Создание хеш-суммы файла включает выбор соответствующей хеш-функции, такой, как MD5 или SHA-256. Файл загружается в оперативную память, и хеш-функция применяется к его содержимому, создавая уникальную хеш-сумму. Алгоритм дробит исходное сообщение на 80 кусочков и перемешивает с каждой из констант.
Хеш-таблица в данном случае является массивом с двумя или более индексами и называется «файлом сетки» (англ. grid file). Геометрическое хеширование применяется в телекоммуникациях при работе с многомерными сигналами[۹]. Как правило, алгоритмы вычисления контрольных сумм должны обнаруживать типичные аппаратные ошибки, например, должны обнаруживать несколько подряд идущих ошибочных бит до заданной длины. Семейство алгоритмов так называемых «циклических избыточных кодов» удовлетворяет этим требованиям. К ним относится, например, алгоритм CRC32, применяемый в устройствах Ethernet и в формате сжатия данных ZIP. Коллизией (иногда конфликтом[۲] или столкновением) называется случай, при котором одна хеш-функция для разных входных данных (блоков) возвращает одинаковые выходные данные (хеш-коды).
Преобразование, выполняемое хеш-функцией, называется хешированием. Исходные (входные) данные называются входным массивом, «ключом», «сообщением». Результат преобразования (выходные данные) называется «хешем», «хеш-кодом», «хеш-суммой», «сводкой сообщения», «свёрткой». Криптографические хеш-функции должны иметь лавинный эффект — при малейшем изменении входных данных (значения аргумента) выходные данные (значение функции) должны сильно изменяться. В частности, выходные данные (значение хеша) не должны давать утечки информации даже об отдельных битах входных данных (значения аргумента). Это требование является залогом криптостойкости алгоритмов хеширования, хеширующих пользовательский пароль для получения ключа[۸].
Немногие в наше время пользуются своим смартфоном, лишь как устройством для совершения телефонных звонков. Программ и приложений для сотовых телефонов на базе операционной системы Андроид огромное количество. Это мессенджеры, онлайн приложения банков, игры, специальные программные средства, выполняющие разные функции.
Работа хеш-функции SHA-256 напоминает создание отпечатков пальцев. Чтобы идентифицировать человека, не надо знать всю информацию о нем. SHA-256 вычисляет такой «отпечаток» у текстов, видео, картинок, музыки и любого вида информации.
После прочтения вы станете лучше понимать как устроен блокчейн, в чем его уникальность и почему он считается анонимным. Раз уж зашла речь о программе для проверки целостности файлов (расчета контрольных сумм по разным алгоритмам хеширования), то тут, наверное, самым популярным решением будет HashTab. А это, ведь на минутку, основной протокол передачи данных в сети интернет. Да, есть вероятность, что произойдет накладка — их называют коллизиями.
Для доступа к сайтам и серверам по логину и паролю тоже часто используют хеширование. Согласитесь, что хранить пароли в открытом виде (для их сверки с вводимыми пользователями) довольно ненадежно (могут их похитить). Пользователь вводит символы своего пароля, мгновенно рассчитывается его хеш-сумма и сверяется с тем, что есть в базе. Обычно для такого типа хеширования используют сложные функции с очень высокой криптостойкостью, чтобы по хэшу нельзя было бы восстановить пароль.
В SHA-3 строка состояния S представлена в виде массива слов длины бит, всего бит. В Keccak также могут использоваться слова длины , равные меньшим степеням ۲٫ • Проверка целостности сообщений и файловСравнивая хеш-значения сообщений, вычисленные до и после передачи, можно определить, были ли внесены какие-либо изменения в сообщение или файл. В частности, хеш-функция должна вести себя как можно более похоже на случайную функцию, оставаясь при этом детерминированной и эффективно вычислимой.
Применение этого метода к MD4 позволяет найти коллизию меньше чем за секунду. Он также применим и к другим хеш-функциям, таким как RIPEMD и HAVAL. Таким образом, все когда-либо выполненные транзакции можно выразить одним числом — хешем последнего блока. Изменив даже одну транзакцию, изменятся все последующие хеши по цепочке и такая версия блокчейна будет считаться недействительной.
Нельзя просто так взять и развернуть алгоритм вспять и прочитать исходное сообщение. Поэтому, если хакеру в руки попадёт база данных с захешированными паролями, взломать он их сможет только полным перебором — а на это может уйти несколько месяцев и даже лет. Алгоритмы вычисления контрольных сумм — несложные, быстрые и легко реализуемые аппаратно алгоритмы, используемые для защиты данных от непреднамеренных искажений, в том числе — от ошибок аппаратуры. С точки зрения математики являются хеш-функциями, вычисляющими контрольный код. Контрольный код применяется для обнаружения ошибок, которые могут возникнуть при передаче и при хранении данных.
SHA означает «безопасный алгоритм хеширования», а число ۲۵۶ — объем кэша в битах. Слово хеш происходит от английского «hash», одно из значений которого трактуется как путаница или мешанина. Собственно, это довольно полно описывает реальное значение этого термина. Часто еще про такой процесс говорят «хеширование», что опять же является производным от английского hashing (рубить, крошить, спутывать и т.п.).
- Второе, на что следует обратить внимание — набор из букв и цифр в хеше.
- Хеш-функция позволяла привести любой массив данных к числу заданной длины.
- Например, если мы выкручиваем скорость, то сразу теряем в надёжности — появляется риск, что кто-то прокрутит сразу много раундов хеш-функции и расшифрует исходное сообщение.
- Ведь для разных изначальных данных может получиться один и тот же хеш.
- R – 1 нулевых бит может быть добавлено, когда последний блок сообщения имеет длину r – 1 бит.
Но об этом, я надеюсь, еще будет отдельная статья, ибо тема интересная, но в двух абзацах ее не раскроешь. В некоторых специальных случаях удаётся избежать коллизий вообще. Например, если все ключи элементов известны заранее (или очень редко меняются), то для них можно найти некоторую совершенную хеш-функцию, которая распределит их по ячейкам хеш-таблицы без коллизий. Хеш-таблицы, использующие подобные хеш-функции, не нуждаются в механизме разрешения коллизий, и называются хеш-таблицами с прямой адресацией. Этот процесс включает в себя трансформацию паролей в хеш-значения при помощи специализированных хеш-функций, что делает их надежными и сложно восстанавливаемыми. Давайте подробнее рассмотрим основы и узнаем, что такое хеш пароля по сути.
При использовании метода открытой адресации в хеш-таблице хранятся пары «ключ» — «хеш-код». В этом случае при поиске по таблице по сравнению со случаем, в котором используются связные списки, ссылки не используются. Выполняется последовательный перебор пар «ключ» — «хеш-код». Последовательность, в которой просматриваются ячейки таблицы, называется последовательностью проб[۴]. Универсальное хеширование — хеширование, при котором используется не одна конкретная хеш-функция, а некоторая хеш-функция, выбираемая из заданного семейства хеш-функций по случайному алгоритму.
Эта хеш-сумма служит уникальным идентификатором файла, и даже минимальные изменения в файле приводят к радикальным изменениям в его хеш-сумме. Это свойство делает хеш-суммы незаменимым инструментом для проверки целостности файлов и выявления вредоносных программ. Хеш — это уникальная строка символов, полученная после применения специальной хеш-функции к определенным входным данным. Процесс хеширования представляет собой преобразование произвольных данных в набор символов фиксированной длины, что создает уникальную “подпись” для этих данных. Это ключевая концепция в обеспечении безопасности и целостности информации. Криптографическая хеш-функция — это алгоритм, который принимает на вход сообщение и превращает его в уникальный битовый массив фиксированного размера.
Разборы новых метавселенных, стримы с экпертами, бесплатные курсы и многое другое. В приведенном примере важно выбрать правильный алгоритм шифрования. Криптография отвечает на вопрос, какой использовать алгоритм шифрования для той или иной цели.
Ведь для разных изначальных данных может получиться один и тот же хеш. Но тут нужно просто выбирать между тем, что важнее в данный момент — надежность идентификации или скорость работы. Для обычного человека это кажется белибердой, но как ни странно в наше время без хеширования практически невозможна работа в интернете.
Первый прообраз — как раз возможность найти обратную функцию. Такой возможности нет, ведь криптографическая хеш-функция необратима. Этот пункт пересекается с требованием стойкости к восстановлению данных. Современные криптографические хеш-функции не полностью устойчивы к коллизиям. Но так как они очень сложные, для поиска коллизии нужно огромное количество вычислений и много времени — годы или даже столетия.
При последующем вычислении хеш-значения для этого документа вы увидите, что оно значительно отличается от предыдущего. Именно это и есть лавинный эффект – ничтожные изменения в данных приводят к кардинальным изменениям в хеше. Например, один пользователь передает другому определенный массив данных, а затем хэш от него. Получатель информации, захэшировав информацию у себя и сравнив как анонимно перевести деньги хэши, может удостовериться, что он получил именно те данные, которые были отправлены. В случае с шифрованием всегда есть ключ, который позволит тем, кому вы доверяете, расшифровать сообщение. Например, при общении в секретном чате в Telegram создаётся дешифратор, который позволит читать сообщения участникам переписки — а спецслужбам, хакерам и марсианам не позволит.
Операции поиска или удаления элемента требуют просмотра всех элементов соответствующего ему списка, чтобы найти в нём элемент с заданным ключом. Этот метод обеспечивает быстрое и точное обнаружение вирусов и других угроз, что гарантирует высокий уровень безопасности для компьютеров и сетей. Хеш-суммы также играют важную роль в обнаружении https://coinranking.info/ новых вредоносных программ. Если антивирусное приложение обнаруживает файл с неизвестной хеш-суммой, оно может передать эту информацию разработчикам антивирусов для более детального анализа. При выявлении угрозы, разработчики обновляют базу данных антивирусов, добавляя хеш-сумму файла и создавая сигнатуру для его обнаружения.
В ۱۹۵۶ году Арнольд Думи (англ. Arnold Dumey) в своей работе «Computers and automation» первым описал идею «хеширования» такой, какой её знает большинство программистов в настоящее время. Думи рассматривал «хеширование» как решение «проблемы словаря», предложил использовать в качестве «хеш-адреса» остаток от деления на простое число[۲]. Криптографические хеш-функции устойчивы к поиску второго прообраза потому же, почему они считаются стойкими к коллизиям. Вычисления для нахождения таких данных слишком сложные и длительные, чтобы задача была реальной. Частично это означает все ту же необратимость, о которой мы писали выше. Но восстановить данные в теории можно не только с помощью обратной функции — еще есть метод подбора.
