¡El editor de Downcodes te llevará a comprender el algoritmo Hash! La función Hash es un algoritmo que asigna datos de entrada de cualquier longitud a una salida de longitud fija. Se usa ampliamente en campos como la verificación de la integridad de los datos, el cifrado de datos y el almacenamiento de hash. Este artículo explicará el concepto, el principio y los escenarios de aplicación de Hash y los algoritmos Hash comunes, como MD5, serie SHA, bcrypt y scrypt, de una manera simple y fácil de entender, y analizará los problemas de seguridad de los algoritmos Hash, como como ataques de colisión, ataques de mesa de arcoíris y ataques transversales. Espero que este artículo pueda ayudarlo a comprender mejor el algoritmo Hash y su importante papel en aplicaciones prácticas.
Hash es una función que asigna entradas de diferentes longitudes a salidas de longitud fija. Se usa ampliamente en muchos campos, como la verificación de la integridad de los datos, el cifrado de datos y el almacenamiento de hash. Los algoritmos Hash comunes incluyen MD5, serie SHA, bcrypt, scrypt, etc. Entre ellos, SHA-256 y SHA-512 se usan ampliamente en el campo de la seguridad, mientras que MD5 ya no se recomienda debido a problemas de seguridad.
Hash, la traducción china es hash, también llamado a menudo hash. Es una función que asigna datos de entrada de diferentes longitudes a una salida de longitud fija, generalmente una cadena o número más corto. Esta salida a menudo se denomina valor hash o valor hash. El diseño de la función Hash tiene en cuenta el cálculo rápido y la reducción de las colisiones de hash, debido a que diferentes entradas pueden obtener el mismo valor de Hash, esta situación se denomina colisión de Hash.
El principio de diseño de la función Hash es que pequeños cambios en los datos de entrada provocarán grandes cambios en el valor Hash de salida. Esta propiedad se denomina "efecto avalancha". Una buena función Hash está diseñada para ser uniforme, es decir, pequeños cambios en los datos de entrada se distribuirán uniformemente en el valor Hash de salida, reduciendo así la posibilidad de colisiones. Las funciones Hash comunes incluyen MD5, SHA-1, SHA-256, etc. Con el desarrollo de la tecnología informática, para algunos escenarios con altos requisitos de seguridad, como las aplicaciones de criptografía, algunas funciones Hash tradicionales ya no se recomiendan debido a su rendimiento insuficiente y han sido descifradas.
1. Verificación de la integridad de los datos
Los valores hash se pueden utilizar para verificar si los datos han cambiado durante la transmisión o el almacenamiento. Por ejemplo, durante el proceso de transferencia de archivos, el remitente puede calcular el valor Hash del archivo y enviarlo al receptor. El receptor vuelve a calcular el valor Hash después de recibirlo y luego lo compara con el valor Hash recibido. Es posible que la documentación haya sido manipulada.
2. Cifrado de datos
Las funciones hash se utilizan ampliamente en criptografía. Las funciones hash de contraseñas comunes, como bcrypt, scrypt, etc., se utilizan para cifrar irreversiblemente las contraseñas de los usuarios. Incluso si se filtra la base de datos, los piratas informáticos no pueden obtener directamente la contraseña del usuario.
3. Almacenamiento de hash
Los valores hash se utilizan a menudo para crear una tabla hash (tabla hash) para almacenar datos asociados con el valor hash correspondiente para mejorar la eficiencia de la recuperación de datos. Esto es muy común en escenarios como bases de datos y sistemas de caché.
1.MD5
MD5 (Algoritmo de resumen de mensajes 5) es un algoritmo Hash ampliamente utilizado que genera un valor hash de 128 bits (16 bytes). Sin embargo, debido a su mala seguridad, ya no se recomienda su uso en el campo de la seguridad y se usa más en escenarios que no son de seguridad, como la verificación de la integridad de los archivos.
2. Serie SHA
La serie SHA (Secure Hash Algorithm) incluye diferentes versiones, como SHA-1, SHA-256, SHA-512, etc., y las longitudes del valor hash de salida también son diferentes. Las versiones más nuevas, como SHA-256 y SHA-512, se utilizan ampliamente en firmas digitales, certificados SSL, etc. porque brindan mayor seguridad.
3.bcrypt
bcrypt es un algoritmo Hash que se utiliza específicamente para el almacenamiento de contraseñas. Introduce el concepto de "sal", que aumenta la seguridad del almacenamiento de contraseñas al agregar sal aleatoria durante el proceso de hash de las contraseñas, resistiendo eficazmente los ataques de la tabla Rainbow.
4. cifrar
scrypt también es una función hash de contraseña similar a bcrypt, utiliza tecnologías como "salting" y "key stretching" para mejorar su capacidad de resistir ataques de fuerza bruta.
Al elegir un algoritmo Hash, tenga cuidado de evitar el uso de algoritmos que hayan demostrado ser inseguros y trate de elegir algoritmos más nuevos que hayan sido ampliamente utilizados y evaluados para garantizar la seguridad e integridad de los datos.
Lectura ampliada: ¿Cuáles son los problemas de seguridad con Hash?
Aunque Hash se usa ampliamente en muchos campos, no es perfecto. Existen algunos problemas de seguridad con las funciones Hash, que incluyen principalmente:
1. Ataque de colisión
Colisión significa que diferentes datos de entrada obtienen el mismo valor hash después de ser calculados por la función Hash. Las funciones hash deben intentar evitar colisiones porque las colisiones pueden causar problemas de seguridad. En algunos algoritmos Hash inseguros (como MD5 y SHA-1), se han descubierto ataques de colisión. Los atacantes pueden construir diferentes entradas pero obtener el mismo valor hash, lo que provoca riesgos de seguridad.
2. Ataque a la mesa arcoiris
El ataque de la tabla arcoíris es un método de ataque que utiliza una función hash unidireccional para almacenar contraseñas. El atacante crea de antemano una tabla de arcoíris que contiene hashes de contraseñas comunes. Una vez que se obtiene el valor hash en la base de datos, el atacante puede encontrar rápidamente la contraseña de texto sin formato correspondiente comparando el valor hash en la tabla del arco iris.
3. Ataque transversal
Dado que el espacio de salida de la función Hash es limitado, un atacante puede encontrar los datos de entrada originales atravesando todas las entradas posibles, calculando el valor hash y luego comparando el valor hash objetivo. Este método de ataque se denomina ataque transversal o ataque de fuerza bruta.
Para mejorar la seguridad de las funciones Hash, los investigadores han diseñado algoritmos Hash más complejos y seguros, como SHA-256 y SHA-3. Estos algoritmos se utilizan ampliamente en aplicaciones prácticas y se han estudiado y verificado durante mucho tiempo en los campos de la criptografía y la seguridad de redes.
Espero que la explicación del editor de Downcodes pueda ayudarlo a comprender los conceptos y aplicaciones centrales del algoritmo Hash. En aplicaciones prácticas, es crucial elegir un algoritmo Hash apropiado, que debe seleccionarse de acuerdo con escenarios y requisitos de seguridad específicos.