Хеширование — это технология для обеспечения безопасности и оптимизации данных. С помощью функции данные преобразовываются в уникальный код, который невозможно незаметно изменить и почти невозможно подобрать перебором.
Хеширование — это метод преобразования данных любого размера, например текста, чисел, файлов, в строку фиксированной длины. Это хеш простыми словами. Процесс позволяет легко сравнивать данные, проверять их целостность и использовать их для вычислений. Основная задача хеширования — создать уникальный цифровой «отпечаток» данных, который поможет ускорить обработку информации, защитить ее от взлома и упростить идентификацию.
Хеширование применяется для решения множества задач:
Чтобы понять, как работает хеширование, приведем простой пример хеш-функции. Представьте, что вы составили список имен:
["Анна", "Иван", "Мария"]
Вы хотите создать для каждого имени уникальный хеш-код, чтобы быстрее их находить. Используем простую хеш-функцию:
A123I456M789Каждое имя преобразуется в короткий код, который проще хранить и сравнивать. Если вы измените хотя бы одну букву в имени, хеш тоже изменится. Например: Анна → A123, а Анн → B987.
Хеш-функция — это математическая формула, которая преобразует данные в хеш-код. Например, если передать строку «Привет» в хеш-функцию SHA-256, результат будет таким:
6e9f60d7cb764803e153a2fdb04e5d17c839d41cf716afcb01d581d2827e4472
Ключевые свойства хеш-функций:
С помощью хеширования данные изменяются до полной невозможности расшифровать, при этом малейшая попытка их изменить приведет к изменению контрольной суммы.
В хешировании также используют «соль», или строку безопасности. Это случайная строка, которая добавляется к паролю перед хешированием. Строка безопасности нужна, чтобы усложнить подбор пароля методом перебора.
Читайте также: Совершенный код: плохие и хорошие практики при проектировании параметров функций
Алгоритм хеширования — это функция, которая принимает сообщение и преобразовывает его в уникальный битовый массив фиксированного размера. Существует множество алгоритмов хеш-функций, которые отличаются по ряду параметров, таких как скорость работы, степень безопасности и длина хеша. Вот некоторые из них:
Сравним упомянутые алгоритмы хеш-функций по трем ключевым параметрам.
| MD5 | SHA-1 | SHA-256 | Argon2 | |
|---|---|---|---|---|
| Длина хеша | 128 бит | 160 бит | 256 бит | 128–512 |
| Скорость работы | быстро | быстро | умеренно | быстро при правильной настройке |
| Устойчивость к атакам | средняя | средняя | высокая | высокая |
Длина хеша определяет, насколько устойчив алгоритм к коллизиям (ситуациям, когда разные данные дают одинаковый хеш). Алгоритмы генерируют хеш-код фиксированной длины независимо от размера входных данных.
Скорость работы алгоритма зависит от сложности вычислений и количества итераций. В теории, чем надежнее алгоритм, тем медленнее он выполняется, хотя на практике это не всегда так.
Главные типы атак, с которыми сталкиваются алгоритмы, — это метод подбора и нахождения коллизий. Надежность во многом зависит от новизны алгоритма:
Для большей надежности в системах хеширования применяются не одна хеш-функция, а случайно выбранная из заданной группы. Это дополнительная защита от атак.
Также полезно: Фильтр Блума: зачем нужен и как работает
Ниже описаны типичные операции, которые выполняются при применении технологии хеширования. Например, как проверить хеш-файл и его целостность? Нужно скачать файл и сравнить хеш-сумму с указанной на сайте. Если значения совпадают, значит, файл не подвергся изменениям или повреждениям. Другие операции с хешированием могут включать:
Хотя цель хеширования и шифрования одна — защита данных, — эти технологии работают по-разному. Сравнили их по ключевым параметрам:
| Критерий | Хеширование | Шифрование |
|---|---|---|
| Работа с данными | Преобразует данные в уникальный фиксированный код (хеш) для их проверки или идентификации | Преобразует данные в зашифрованный вид для защиты информации |
| Доступ к исходным данным | Невозможно восстановить исходные данные | Можно расшифровать при наличии ключа |
| Основные технологии | Использует хеш-функции (MD5, SHA-256, Argon2) | Использует криптографические алгоритмы (AES, RSA) |
| Применение | Проверка целостности данных, защита паролей | Конфиденциальность данных при передаче и хранении |
Разница между шифрованием и хешированием позволяет применять их по отдельности или комбинированно в зависимости от необходимого уровня защиты данных.
Хеширование — это основа современной безопасности данных. Технология помогает защитить пароли, проверить целостность файлов, оптимизировать поиск и даже создать криптовалюту. Умение работать с хеш-функциями становится все более актуальной задачей, поскольку появляется все больше цифровых продуктов. Специалисты в нише будут еще более востребованы с развитием web3-экосистемы, цифровых финансов и метавселенных.