Что такое хеширование? Когда использовать и как это работает

3 января 2022 г.

Хэширование — это функция, используемая для сопоставления данных со значением фиксированной длины. Предприятия используют хеширование в системах аутентификации и для проверки различных типов данных, таких как файлы и документы. Понимание того, что такое хеширование и как оно используется, важно, поскольку оно может помочь предотвратить утечку данных и защитить хранимую информацию. В этой статье мы объясним, что такое хеширование, почему оно важно, когда оно используется и как оно работает, а также на реальном примере.

Что такое хеширование?

Хэширование — это преобразование ключа в другое значение или код. Хеш-функция, также известная как алгоритм, берет большой блок данных и преобразует его в более короткое значение, которое становится хеш-значением. Хэш-значения представляют собой сводку каждой строки данных в файле. Хеширование помогает сжать большой набор данных в более удобную форму, подобно сжатию данных.

Хороший хэш обычно использует алгоритм одностороннего хеширования, который может предотвратить преобразование хэша обратно в исходный ключ. Хороший хэш также предотвращает коллизии, когда два ключа генерируют один и тот же хэш в хеш-таблице. Хэш-таблицы — это тип структуры данных, в которой хранятся пары значений для легкого доступа. Хэш-таблицы могут повысить безопасность базы данных за счет шифрования. Количество пар значений не ограничено, поэтому хэш-функция может помочь сопоставить ключи с размером таблицы и стать индексом для элемента.

Почему хеширование важно?

Хэширование важно, потому что оно предлагает безопасный и эффективный метод извлечения данных. Кроме того, он быстрее, чем большинство традиционных алгоритмов сортировки, что делает его более эффективным для извлечения данных. Вот некоторые преимущества использования хеширования:

• Улучшенная безопасность данных: хеширование обеспечивает более надежную защиту данных, предотвращая доступ злоумышленников к паролям. Гораздо сложнее изменить или неправильно использовать хешированный пароль.

• Упрощенная сопоставимость: хеширование мгновенно сравнивает два файла и определяет, различаются ли они, используя их хэш-значение. Это упрощает проверку файла после его перемещения в другое место.

• Простая проверка: хеширование быстро проверяет целостность файла после его передачи из одного места в другое. Пользователи могут просто сравнить значение хеш-функции обоих файлов, чтобы убедиться, что файл не был поврежден во время передачи.

• Возможность управления скоростью: хеширование позволяет легко контролировать скорость поиска, уравновешивая скорость с объемом памяти. Это может сделать его быстрее, чем поиск списков и массивов.

Когда используется хеширование?

Хеширование имеет несколько основных применений, в зависимости от потребностей компании. Поскольку у хеширования так много применений, оно стало одной из наиболее часто используемых структур данных. Вот несколько распространенных применений хеширования:

Индексация и поиск данных

Хэш-индексы помогают обеспечить высокую производительность за счет преобразования входных данных в массив «сегментов». Каждое ведро содержит такое же количество записей, как и другие в таблице, что гарантирует, что все строки могут отображаться в одно ведро независимо от количества значений для определенного столбца. Хэш-значение сужает поиск и делает данные более доступными, поэтому, сжимая данные в хеш-ключи, становится проще выполнять действия по кибербезопасности, а также экономить место в файле.

Цифровые подписи

Хэширование помогает как шифровать, так и расшифровывать цифровые подписи, которые представляют собой математические алгоритмы, используемые для регулярной проверки подлинности и целостности цифрового документа или сообщения. Хэш-функции преобразуют цифровую подпись перед хеш-значением, и подпись отправляется получателю. Затем та же хеш-функция сравнивает дайджест сообщения с переданным сообщением, чтобы убедиться в отсутствии расхождений.

Шифрование

Многие алгоритмы шифрования используют хеширование для повышения кибербезопасности. Хеширование гарантирует, что хакеры не смогут украсть данные, потому что хешированные входные данные не имеют исходной формы, что делает данные бесполезными без ключа для расшифровки данных. В методе, известном как соление, случайные данные прикрепляются к входным данным хеш-функции. Это работает, чтобы гарантировать уникальный вывод даже в тех случаях, когда ввод идентичен, а шифрование может еще больше затруднить доступ хакеров к неуникальным паролям.

Предотвращение подделки файлов

Хэширование помогает предотвратить фальсификацию файлов или анализировать фальсификацию файлов, упрощая идентификацию каждого файла. Поскольку каждый файл генерирует хэш-значение, хранящееся вместе с данными файла, любые изменения, внесенные в файл, отображаются в хеш-значении. В областях, где используется значительное количество электронных доказательств, таких как юриспруденция, важно убедиться, что электронные файлы не были изменены, потому что это гарантирует, что информация не будет изменена, а файлы не могут быть удалены.

Как работает хеширование?

В хешировании участвуют три компонента:

1. Вход

Входные данные — это данные, которые входят в алгоритм. Эти данные могут быть любой длины и принимать любую форму. Например, ввод может иметь форму документа или музыкального файла. Хеширование предполагает использование всех входных данных для получения определенного результата.

2. Алгоритм

Чтобы получить хеш-значение заданной длины, алгоритм применяется к входным данным. Алгоритм хеширования отвечает тем же целям работы.

Во-первых, применение одной и той же хеш-функции к одним и тем же входным данным дает одно и то же значение хеш-функции. Незначительные изменения входных данных могут привести к значительным изменениям хеш-значения. Далее, каждое значение хеш-функции является уникальным идентификатором, а процесс хеширования является только односторонним, что означает невозможность получения исходных данных.

Типы алгоритмов хеширования

Существует несколько различных алгоритмов хеширования, используемых для защиты данных. Вот некоторые из наиболее популярных типов алгоритмов хеширования:

• MD5: Этот алгоритм часто помогает при хешировании цифровых подписей.

• SHA-1: этот алгоритм чаще всего используется в приложениях безопасности.

• SHA-2: это семейство алгоритмов хеширования, которые также используются в приложениях безопасности, включая хранилище паролей.

• HMAC: этот алгоритм может служить методом аутентификации сообщений.

• CRC32: это алгоритм хеширования, который часто используется для проверки целостности файлов и предотвращения случайных изменений данных.

3. Выход

Выходные данные выходят из алгоритма хеширования и имеют фиксированную длину, в отличие от входных данных. Поскольку выходные данные имеют фиксированную длину, трудно определить длину исходного ввода, что помогает повысить общую безопасность. Хакер не может расшифровать строку букв и цифр, составляющих хеш-значение, поэтому информация о человеке может остаться скрытой. Поскольку каждое хеш-значение уникально, хеш-значения также часто называют «отпечатками пальцев».

Пример хеширования

Вот пример хеширования, который поможет вам лучше понять, как это работает:

Компания Y хочет повысить кибербезопасность и защитить свои пароли с помощью хеширования. Компания Y в настоящее время имеет список из 100 различных паролей для своих сотрудников и стремится надежно хранить эту информацию. Чтобы их хешировать, компания Y вводит данные в алгоритм хэширования, который затем преобразует их в короткую строку букв и цифр.

Пароль Ким Ён «password123» преобразуется в значение «ac49e74434a46c45aa159bef65». Если база данных взломана, исходный пароль будет недоступен. Вместо этого появится только хеш-значение.