Хэш данных элн что это
Обновлено: 06.07.2024
Криптографические хэш-функции распространены очень широко. Они используются для хранения паролей при аутентификации, для защиты данных в системах проверки файлов, для обнаружения вредоносного программного обеспечения, для кодирования информации в блокчейне (блок — основной примитив, обрабатываемый Биткойном и Эфириумом). В этой статье пойдет разговор об алгоритмах хеширования: что это, какие типы бывают, какими свойствами обладают.
В наши дни существует много криптографических алгоритмов. Они бывают разные и отличаются по сложности, разрядности, криптографической надежности, особенностям работы. Алгоритмы хеширования — идея не новая. Они появилась более полувека назад, причем за много лет с принципиальной точки зрения мало что изменилось. Но в результате своего развития хеширование данных приобрело много новых свойств, поэтому его применение в сфере информационных технологий стало уже повсеместным.
Что такое хеш (хэш, hash)?
Хеш или хэш — это криптографическая функция хеширования (function), которую обычно называют просто хэшем. Хеш-функция представляет собой математический алгоритм, который может преобразовать произвольный массив данных в строку фиксированной длины, состоящую из цифр и букв.
Основная идея используемых в данном случае функций — применение детерминированного алгоритма. Речь идет об алгоритмическом процессе, выдающем уникальный и предопределенный результат при получении входных данных. То есть при приеме одних и тех же входных данных будет создаваться та же самая строка фиксированной длины (использование одинакового ввода каждый раз приводит к одинаковому результату). Детерминизм — важное свойство этого алгоритма. И если во входных данных изменить хотя бы один символ, будет создан совершенно другой хэш.
Убедиться в этом можно на любом онлайн-генераторе. Набрав слово «Otus» и воспользовавшись алгоритмом sha1 (Secure Hashing Algorithm), мы получим хеш 7576750f9d76fab50762b5987739c18d99d2aff7. При изменении любой буквы изменится и результат, причем изменится полностью. Мало того, если просто поменять регистр хотя бы одной буквы, итог тоже будет совершенно иным: если написать «otus», алгоритм хэш-функции отработает со следующим результатом: 1bbd70dc1b6fc84e5617ca8703c72c744b3b4fc1. Хотя общие моменты все же есть: строка всегда состоит из сорока символов.
В предыдущем примере речь шла о применении хэш-алгоритма для слова из 4 букв. Но с тем же успехом можно вставить слово из 1000 букв — все равно после обработки данных на выходе получится значение из 40 символов. Аналогичная ситуация будет и при обработке полного собрания сочинений Льва Толстого.
Криптостойкость функций хеширования
Говоря о криптостойкости, предполагают выполнение ряда требований. То есть хороший алгоритм обладает несколькими свойствами: — при изменении одного бита во входных данных, должно наблюдаться изменение всего хэша; — алгоритм должен быть устойчив к коллизиям; — алгоритм должен быть устойчив к восстановлению хешируемых данных, то есть должна обеспечиваться высокая сложность нахождения прообраза, а вычисление хэша не должно быть простым.
Проблемы хэшей
Одна из проблем криптографических функций хеширования — неизбежность коллизий. Раз речь идет о строке фиксированной длины, значит, существует вероятность, что для каждого ввода возможно наличие и других входов, способных привести к тому же самому хешу. В результате хакер может создать коллизию, позволяющую передать вредоносные данные под видом правильного хэша.
Цель хороших криптографических функций — максимально усложнить вероятность нахождения способов генерации входных данных, хешируемых с одинаковым значением. Как уже было сказано ранее, вычисление хэша не должно быть простым, а сам алгоритм должен быть устойчив к «атакам нахождения прообраза». Необходимо, чтобы на практике было чрезвычайно сложно (а лучше — невозможно) вычислить обратные детерминированные шаги, которые предприняты для воспроизведения созданного хешем значения.
Если S = hash (x), то, в идеале, нахождение x должно быть практически невозможным.
Алгоритм MD5 и его подверженность взлому
Атака дня рождения
Если поместить 23 человека в одну комнату, можно дать 50%-ную вероятность того, что у двух человек день рождения будет в один и тот же день. Если же количество людей довести до 70-ти, вероятность совпадения по дню рождения приблизится к 99,9 %. Есть и другая интерпретация: если голубям дать возможность сесть в коробки, при условии, что число коробок меньше числа голубей, окажется, что хотя бы в одной из коробок находится более одного голубя.
Вывод прост: если есть фиксированные ограничения на выход, значит, есть и фиксированная степень перестановок, на которых существует возможность обнаружить коллизию.
Когда разговор идет о сопротивлении коллизиям, то алгоритм MD5 действительно очень слаб. Настолько слаб, что даже бытовой Pentium 2,4 ГГц сможет вычислить искусственные хеш-коллизии, затратив на это чуть более нескольких секунд. Всё это в ранние годы стало причиной утечки большого количества предварительных MD5-прообразов.
SHA1, SHA2, SHA3
Secure Hashing Algorithm (SHA1) — алгоритм, созданный Агентством национальной безопасности (NSA). Он создает 160-битные выходные данные фиксированной длины. На деле SHA1 лишь улучшил MD5 и увеличил длину вывода, а также увеличил число однонаправленных операций и их сложность. Однако каких-нибудь фундаментальных улучшений не произошло, особенно когда разговор шел о противодействии более мощным вычислительным машинам. Со временем появилась альтернатива — SHA2, а потом и SHA3. Последний алгоритм уже принципиально отличается по архитектуре и является частью большой схемы алгоритмов хеширования (известен как KECCAK — «Кетч-Ак»). Несмотря на схожесть названия, SHA3 имеет другой внутренний механизм, в котором используются случайные перестановки при обработке данных — «Впитывание» и «Выжимание» (конструкция «губки»).
Что в будущем?
Вне зависимости от того, какие технологии шифрования и криптографические новинки будут использоваться в этом направлении, все сводится к решению одной из двух задач: 1) увеличению сложности внутренних операций хэширования; 2) увеличению длины hash-выхода данных с расчетом на то, что вычислительные мощности атакующих не смогут эффективно вычислять коллизию.
И, несмотря на появление в будущем квантовых компьютеров, специалисты уверены, что правильные инструменты (то же хэширование) способны выдержать испытания временем, ведь ни что не стоит на месте. Дело в том, что с увеличением вычислительных мощностей снижается математическая формализация структуры внутренних алгоритмических хэш-конструкций. А квантовые вычисления наиболее эффективны лишь в отношении к вещам, имеющим строгую математическую структуру.
Сегодня я хотел бы рассказать о том, что из себя представляет хеш-функция, коснуться её основных свойств, привести примеры использования и в общих чертах разобрать современный алгоритм хеширования SHA-3, который был опубликован в качестве Федерального Стандарта Обработки Информации США в 2015 году.
Общие сведения
Криптографическая хеш-функция - это математический алгоритм, который отображает данные произвольного размера в битовый массив фиксированного размера.
Для идеальной хеш-функции выполняются следующие условия:
Давайте сразу рассмотрим пример воздействия хеш-функции SHA3-256.
Число 256 в названии алгоритма означает, что на выходе мы получим строку фиксированной длины 256 бит независимо от того, какие данные поступят на вход.
На рисунке ниже видно, что на выходе функции мы имеем 64 цифры шестнадцатеричной системы счисления. Переводя это в двоичную систему, получаем желанные 256 бит.
Любой заинтересованный читатель задаст себе вопрос: "А что будет, если на вход подать данные, бинарный код которых во много раз превосходит 256 бит?"
Ответ таков: на выходе получим все те же 256 бит!
Дело в том, что 256 бит - это соответствий, то есть различных входов имеют свой уникальный хеш.
Чтобы прикинуть, насколько велико это значение, запишем его следующим образом:
Надеюсь, теперь нет сомнений в том, что это очень внушительное число!
Поэтому ничего не мешает нам сопоставлять длинному входному массиву данных массив фиксированной длины.
Свойства
Криптографическая хеш-функция должна уметь противостоять всем известным типам криптоаналитических атак.
В теоретической криптографии уровень безопасности хеш-функции определяется с использованием следующих свойств:
Pre-image resistance
Second pre-image resistance
Имея заданное входное значение , должно быть сложно найти другое входное значение такое, что
Collision resistance
Давайте чуть более подробно поговорим о каждом из перечисленных свойств.
Несмотря на то, что хеш-функций без коллизий не существует, некоторые из них достаточно надежны и считаются устойчивыми к коллизиям.
Second pre-image resistance. Это свойство называют сопротивлением второму прообразу. Для упрощения можно сказать, что это свойство находится где-то посередине между двумя предыдущими. Атака по нахождению второго прообраза происходит, когда злоумышленник находит определенный вход, который генерирует тот же хеш, что и другой вход, который ему уже известен. Другими словами, злоумышленник, зная, что пытается найти такое, что
Отсюда становится ясно, что атака по нахождению второго прообраза включает в себя поиск коллизии. Поэтому любая хеш-функция, устойчивая к коллизиям, также устойчива к атакам по поиску второго прообраза.
Неформально все эти свойства означают, что злоумышленник не сможет заменить или изменить входные данные, не меняя их хеша.
В частности, хеш-функция должна вести себя как можно более похоже на случайную функцию, оставаясь при этом детерминированной и эффективно вычислимой.
Применение хеш-функций
Рассмотрим несколько достаточно простых примеров применения хеш-функций:
• Верификация пароля
Проверка пароля обычно использует криптографические хеши. Хранение всех паролей пользователей в виде открытого текста может привести к массовому нарушению безопасности, если файл паролей будет скомпрометирован. Одним из способов уменьшения этой опасности является хранение в базе данных не самих паролей, а их хешей. При выполнении хеширования исходные пароли не могут быть восстановлены из сохраненных хеш-значений, поэтому если вы забыли свой пароль вам предложат сбросить его и придумать новый.
• Цифровая подпись
Подписываемые документы имеют различный объем, поэтому зачастую в схемах ЭП подпись ставится не на сам документ, а на его хеш. Вычисление хеша позволяет выявить малейшие изменения в документе при проверке подписи. Хеширование не входит в состав алгоритма ЭП, поэтому в схеме может быть применена любая надежная хеш-функция.
Предлагаю также рассмотреть следующий бытовой пример:
Алиса ставит перед Бобом сложную математическую задачу и утверждает, что она ее решила. Боб хотел бы попробовать решить задачу сам, но все же хотел бы быть уверенным, что Алиса не блефует. Поэтому Алиса записывает свое решение, вычисляет его хеш и сообщает Бобу (сохраняя решение в секрете). Затем, когда Боб сам придумает решение, Алиса может доказать, что она получила решение раньше Боба. Для этого ей нужно попросить Боба хешировать его решение и проверить, соответствует ли оно хеш-значению, которое она предоставила ему раньше.
Теперь давайте поговорим о SHA-3.
Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в течение 2007—2012 провёл конкурс на новую криптографическую хеш-функцию, предназначенную для замены SHA-1 и SHA-2.
Организаторами были опубликованы некоторые критерии, на которых основывался выбор финалистов:
Способность противостоять атакам злоумышленников
• Производительность и стоимость
Вычислительная эффективность алгоритма и требования к оперативной памяти для программных реализаций, а также количество элементов для аппаратных реализаций
• Гибкость и простота дизайна
Гибкость в эффективной работе на самых разных платформах, гибкость в использовании параллелизма или расширений ISA для достижения более высокой производительности
В финальный тур попали всего 5 алгоритмов:
Победителем и новым SHA-3 стал алгоритм Keccak.
Давайте рассмотрим Keccak более подробно.
Keccak
Хеш-функции семейства Keccak построены на основе конструкции криптографической губки, в которой данные сначала «впитываются» в губку, а затем результат Z «отжимается» из губки.
Любая губчатая функция Keccak использует одну из семи перестановок которая обозначается , где
перестановки представляют собой итерационные конструкции, состоящие из последовательности почти одинаковых раундов. Число раундов зависит от ширины перестановки и задаётся как где
В качестве стандарта SHA-3 была выбрана перестановка Keccak-f[1600], для неё количество раундов
Далее будем рассматривать
Давайте сразу введем понятие строки состояния, которая играет важную роль в алгоритме.
Строка состояния представляет собой строку длины 1600 бит, которая делится на и части, которые называются скоростью и ёмкостью состояния соотвественно.
Соотношение деления зависит от конкретного алгоритма семейства, например, для SHA3-256
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 2.
Алгоритм получения хеш-функции можно разделить на несколько этапов:
• Строка P делится на n блоков длины
• «Впитывание»: каждый блок дополняется нулями до строки длиной бит (b = r+c) и суммируется по модулю 2 со строкой состояния , далее результат суммирования подаётся в функцию перестановки и получается новая строка состояния , которая опять суммируется по модулю 2 с блоком и дальше опять подаётся в функцию перестановки . Перед началом работы криптографической губки все элементыравны 0.
• «Отжимание»: пока длина результата меньше чем , где - количество бит в выходном массиве хеш-функции, первых бит строки состояния добавляется к результату . После каждой такой операции к строке состояния применяется функция перестановок и данные продолжают «отжиматься» дальше, пока не будет достигнуто значение длины выходных данных .
Все сразу станет понятно, когда вы посмотрите на картинку ниже:
Функция дополнения
Функция перестановок
Базовая функция перестановки состоит из раундов по пять шагов:
Тета, Ро, Пи, Хи, Йота
Далее будем использовать следующие обозначения:
Так как состояние имеет форму массива , то мы можем обозначить каждый бит состояния как
Обозначим результат преобразования состояния функцией перестановки
Также обозначим функцию, которая выполняет следующее соответствие:
- обычная функция трансляции, которая сопоставляет биту бит ,
где - длина слова (64 бит в нашем случае)
Я хочу вкратце описать каждый шаг функции перестановок, не вдаваясь в математические свойства каждого.
Шаг
Эффект отображения можно описать следующим образом: оно добавляет к каждому биту побитовую сумму двух столбцов и
Схематическое представление функции:
Шаг
Отображение направлено на трансляции внутри слов (вдоль оси z).
Проще всего его описать псевдокодом и схематическим рисунком:
Шаг
Шаг представляется псевдокодом и схематическим рисунком:
Шаг
Шаг является единственный нелинейным преобразованием в
Псевдокод и схематическое представление:
Шаг
Отображение состоит из сложения с раундовыми константами и направлено на нарушение симметрии. Без него все раунды были бы эквивалентными, что делало бы его подверженным атакам, использующим симметрию. По мере увеличения раундовые константы добавляют все больше и больше асимметрии.
Ниже приведена таблица раундовых констант для бит
Все шаги можно объединить вместе и тогда мы получим следующее:
Где константы являются циклическими сдвигами и задаются таблицей:
Итоги
В данной статье я постарался объяснить, что такое хеш-функция и зачем она нужна
Также в общих чертах мной был разобран принцип работы алгоритма SHA-3 Keccak, который является последним стандартизированным алгоритмом семейства Secure Hash Algorithm
Криптографические хеш-функции — незаменимый и повсеместно распространенный инструмент, используемый для выполнения целого ряда задач, включая аутентификацию, защиту файлов и даже обнаружение зловредного ПО. Как они работают и где применяются?
Криптографические хеш-функции — незаменимый и повсеместно распространенный инструмент, используемый для выполнения целого ряда задач, включая аутентификацию, проверку целостности данных, защиту файлов и даже обнаружение зловредного ПО. Существует масса алгоритмов хеширования, отличающихся криптостойкостью, сложностью, разрядностью и другими свойствами. Считается, что идея хеширования принадлежит сотруднику IBM, появилась около 50 лет назад и с тех пор не претерпела принципиальных изменений. Зато в наши дни хеширование обрело массу новых свойств и используется в очень многих областях информационных технологий.
Что такое хеш?
Если коротко, то криптографическая хеш-функция, чаще называемая просто хешем, — это математический алгоритм, преобразовывающий произвольный массив данных в состоящую из букв и цифр строку фиксированной длины. Причем при условии использования того же типа хеша длина эта будет оставаться неизменной, вне зависимости от объема вводных данных. Криптостойкой хеш-функция может быть только в том случае, если выполняются главные требования: стойкость к восстановлению хешируемых данных и стойкость к коллизиям, то есть образованию из двух разных массивов данных двух одинаковых значений хеша. Интересно, что под данные требования формально не подпадает ни один из существующих алгоритмов, поскольку нахождение обратного хешу значения — вопрос лишь вычислительных мощностей. По факту же в случае с некоторыми особо продвинутыми алгоритмами этот процесс может занимать чудовищно много времени.
Как работает хеш?
Например, мое имя — Brian — после преобразования хеш-функцией SHA-1 (одной из самых распространенных наряду с MD5 и SHA-2) при помощи онлайн-генератора будет выглядеть так: 75c450c3f963befb912ee79f0b63e563652780f0. Как вам скажет, наверное, любой другой Брайан, данное имя нередко пишут с ошибкой, что в итоге превращает его в слово brain (мозг). Это настолько частая опечатка, что однажды я даже получил настоящие водительские права, на которых вместо моего имени красовалось Brain Donohue. Впрочем, это уже другая история. Так вот, если снова воспользоваться алгоритмом SHA-1, то слово Brain трансформируется в строку 97fb724268c2de1e6432d3816239463a6aaf8450. Как видите, результаты значительно отличаются друг от друга, даже несмотря на то, что разница между моим именем и названием органа центральной нервной системы заключается лишь в последовательности написания двух гласных. Более того, если я преобразую тем же алгоритмом собственное имя, но написанное уже со строчной буквы, то результат все равно не будет иметь ничего общего с двумя предыдущими: 760e7dab2836853c63805033e514668301fa9c47.
Впрочем, кое-что общее у них все же есть: каждая строка имеет длину ровно 40 символов. Казалось бы, ничего удивительного, ведь все введенные мною слова также имели одинаковую длину — 5 букв. Однако если вы захешируете весь предыдущий абзац целиком, то все равно получите последовательность, состоящую ровно из 40 символов: c5e7346089419bb4ab47aaa61ef3755d122826e2. То есть 1128 символов, включая пробелы, были ужаты до строки той же длины, что и пятибуквенное слово. То же самое произойдет даже с полным собранием сочинений Уильяма Шекспира: на выходе вы получите строку из 40 букв и цифр. При всем этом не может существовать двух разных массивов данных, которые преобразовывались бы в одинаковый хеш.
Вот как это выглядит, если изобразить все вышесказанное в виде схемы:
Для чего используется хеш?
Отличный вопрос. Однако ответ не так прост, поскольку криптохеши используются для огромного количества вещей.
Для нас с вами, простых пользователей, наиболее распространенная область применения хеширования — хранение паролей. К примеру, если вы забыли пароль к какому-либо онлайн-сервису, скорее всего, придется воспользоваться функцией восстановления пароля. В этом случае вы, впрочем, не получите свой старый пароль, поскольку онлайн-сервис на самом деле не хранит пользовательские пароли в виде обычного текста. Вместо этого он хранит их в виде хеш-значений. То есть даже сам сервис не может знать, как в действительности выглядит ваш пароль. Исключение составляют только те случаи, когда пароль очень прост и его хеш-значение широко известно в кругах взломщиков. Таким образом, если вы, воспользовавшись функцией восстановления, вдруг получили старый пароль в открытом виде, то можете быть уверены: используемый вами сервис не хеширует пользовательские пароли, что очень плохо.
Еще один пример, покруче. Не так давно по тематическим сайтам прокатилась новость о том, что популярный облачный сервис Dropbox заблокировал одного из своих пользователей за распространение контента, защищенного авторскими правами. Герой истории тут же написал об этом в твиттере, запустив волну негодования среди пользователей сервиса, ринувшихся обвинять Dropbox в том, что он якобы позволяет себе просматривать содержимое клиентских аккаунтов, хотя не имеет права этого делать.
Впрочем, необходимости в этом все равно не было. Дело в том, что владелец защищенного копирайтом контента имел на руках хеш-коды определенных аудио- и видеофайлов, запрещенных к распространению, и занес их в список блокируемых хешей. Когда пользователь предпринял попытку незаконно распространить некий контент, автоматические сканеры Dropbox засекли файлы, чьи хеши оказались в пресловутом списке, и заблокировали возможность их распространения.
Как при помощи хеша ловить вирусы?
Криптографические хеш-функции также могут использоваться для защиты от фальсификации передаваемой информации. Иными словами, вы можете удостовериться в том, что файл по пути куда-либо не претерпел никаких изменений, сравнив его хеши, снятые непосредственно до отправки и сразу после получения. Если данные были изменены даже всего на 1 байт, хеш-коды будут отличаться, как мы уже убедились в самом начале статьи. Недостаток такого подхода лишь в том, что криптографическое хеширование требует больше вычислительных мощностей или времени на вычисление, чем алгоритмы с отсутствием криптостойкости. Зато они в разы надежнее.
Кстати, в повседневной жизни мы, сами того не подозревая, иногда пользуемся простейшими хешами. Например, представьте, что вы совершаете переезд и упаковали все вещи по коробкам и ящикам. Погрузив их в грузовик, вы фиксируете количество багажных мест (то есть, по сути, количество коробок) и запоминаете это значение. По окончании выгрузки на новом месте, вместо того чтобы проверять наличие каждой коробки по списку, достаточно будет просто пересчитать их и сравнить получившееся значение с тем, что вы запомнили раньше. Если значения совпали, значит, ни одна коробка не потерялась.
Какие бы криптографические вычисления вы ни делали - без хэширования обойтись, скорее всего, не получится. Электронная подпись, проверка целостности данных, сравнение двух текстов и т.д. - везде используется хэшировние, везде вычисляется хэш. И, конечно, блокчейн без хэша просто немыслим.
Попробую сегодня на пальцах рассказать, что это такое и зачем это нужно.
Этим постом открываю мини-рубрику "криптография на пальцах". Мне хотелось бы понять, нужно ли это моим читателям. Прошу вас активнее пользоваться лайками/дизлайками, чтобы дать мне обратную связь.
Хэш еще называют свёрткой, в этом очень точно описывается суть этой математической операции.
Мы все знаем, что любая информация в цифровом виде представляет собой последовательность чисел. Блок информации может быть очень большим - это может быть текст "Войны и мира", или вообще вся Санта-Барбара. А может быть очень коротким. В современном мире громадное количество блоков информации, и часто нужен какой-то простой способ уникально идентифицировать каждый блок. Или, как еще иногда говорят, получить "отпечаток текста".
В этом хэш очень похож на отпечаток пальца человека. В отпечатке пальца нет всей информации о человеке, но по отпечатку пальца человека можно уникально идентифицировать. Нечто подобное для блоков информации делает хэш-функция.
Берем огромный роман "Война и мир" и получаем от него короткий, тридцатидвухбайтный хэш (256 бит). И этот хэш (результат вычисления хэш-функции) уникально идентифицирует текст "Войны и мира".
Представим, допустим, что кто-то взял и изменил этот текст. Например, изменил одну букву где-то в середине романа. Снова вычисляем хэш от нового, измененного текста. Полученное значение будет очень сильно отличаться от прошлого. Т.е. новый текст даст другой хэш, пусть даже изменилась всего одна буква!
Вот почему эту операцию еще называют операцией свертки. Она как бы сворачивает большой блок информации до значения фиксированного размера. Причем назад развернуть, конечно же, уже не получится. Не получится из тридцатидвухбайтного значения получить многомегабайтный исходный текст.
Собственно, это главная функция хэша - получать некую уникальную числовую характеристику блока информации. И характеристика эта - фиксированного размера, не зависит от размера исходного блока информации. Вот для этого изначально хэш и придуман.
Как теперь сравнить два разных текста? А просто вычисляем хэш от каждого. Если хэши разные - то и исходные тексты разные. Даже если разница в одном символе в огромном романе. Кстати, в программировании так время от времени делают: чтобы не париться с посимвольным сравнением огромных текстов, просто сравнивают вычесленные от них хэши. Или чтобы организовать хранение данных по парам "ключ-значение", используют хэш-таблицу.
Иногда на некоторых сайтах можно увидеть интересные надписи, вроде "контрольная сумма MD5". Смысл такой: скачиваете файл, но вдруг возникает сомнение, а не подменил ли кто-то файл? Проверить это можно разными способами, один из них - вычислить контрольную сумму. Контрольная сумма, кстати - это один из способов хэширования, смысл практически тот же самый. Из большого текста получить маленькую числовую характеристику. А MD5 - это название конкретного алгоритма хэширования.
Так вот, скачиваете файл, вычисляете от него хэш MD5 (есть утилиты для этого) и сравниваете с тем, что на сайте написано. Совпадает? Все отлично! Нет? Упс. Или недокачался, или кто-то файл подменил. Кстати, антивирусы имеют базу данных, в которой для каждого системного файла есть его хэш. Если на компьютере пользователя у системного файла другой хэш - это значит, что файл поврежден и заражен. И иногда антивирус так и говорит: "не совпадают контрольные суммы системных файлов" или "не совпадают хэши файлов".
Как рассчитывают хэш? Можно придумать самый простой алгоритм вроде такого. Берем исходный блок чисел, и просто последовательно перемножаем их друг на друга. Когда число становится слишком большим (превышает размер требуемого хэша) - отрезаем лишнее . И дальше перемножаем. Снова слишком большое число? Снова отрезаем . В итоге получится какое-то число, которое и будет хэшем. Если в исходной последовательности байт (в исходном тексте) изменить одно значение - то произведение, скорее всего, изменится, и изменится (скорее всего) наше обрезаное значение. Это пример примитивной хэш-функции. На практике никто таким алгоритмом не пользуется, потому что он не стойкий к ряду неприятностей. Например, если просто поменять местами два символа рядом - произведение не изменится. А текст-то изменился!
Поэтому реальные алгоритмы хэширования включают в себя массу всяких дополнительных действий. Перемешивание бит, перемножения с разными коэффициентами и т.д. Всё для того, чтобы даже малейшее изменение исходного текста разительно меняло значение хэша. Только в криптографии говорят не "разительно", а "лавинообразно".
Вообще говоря, возможна ситуация, когда два разных текста вдруг дадут одинаковый хэш. Эта ситуация называется коллизией. И при разработке алгоритмов стремятся к тому, чтобы вероятность этого была предельно мала. Но время от времени в старых алгоритмах находят уязвимости (способ сформировать коллизию), потому и постоянно разрабатывают новые и новые алгоритмы хэширования. Только общеизвестных сейчас несколько десятков алгоритмов.
Чтобы представить себе, как вообще такое возможно - каждому тексту поставить в соответствие уникальную числовую характеристику, я в свое время придумал себе такую картинку. Допустим, каждый текст, написаный когда-либо человеком, имеет порядковый номер. Вот пусть этот поряковый номер и будет уникальной характеристикой (хэшем) текста. Если размер хэша у нас 256 бит (большинство алгроитмов генерируют хэш от 140 до 256 бит), то с помощью числа такого размера можно пронумеровать каждый электрон во вселенной! Потому что во вселенной всего 10 в степени 80 электронов, а это сопоставимо с двойкой в степени 256. Т.е. понятно, что человечесво не способно даже близко наделать столько текстов; так что для каждого из них найдется какой-нибудь отдельный номер из этого огромного количества возможных номеров. Так что это возможно - каждому тексту дать уникальный хэш.
Но как вы понимаете, из порядкового номера нельзя получить исходный текст. И это правда - при вычислении хэша информация обрезается . Поэтому, зная хэш, невозможно узнать исходный текст. Это свойство хэш-функции очень важно, и очень широко используется. Например, пароли ни в какой системе не хранятся, но хранятся их хэши. Пользователь вводит пароль - вычисляется хэш - если совпал с тем, который в базе данных - отлично, значит, пароль правильный.
И, конечно, хэш, благодаря этому свйоству необратимости, очень широко используется в блокчейне. Там очень важно именно это свойство - невозможность подобрать исходное значение, зная требования к хэшу. Думаю рассказать об этом немного подробнее в одном из следующих постов.
Подписывайтесь на канал "Технологии Денег" в Яндекс.Дзен и Телеграм ! У меня много интересного материала!
Читайте также: