Downcodes のエディターは、ハッシュ アルゴリズムを理解するのに役立ちます。ハッシュ関数は、任意の長さの入力データを固定長の出力にマッピングするアルゴリズムで、データ整合性検証、データ暗号化、ハッシュ ストレージなどの分野で広く使用されています。この記事では、ハッシュおよびMD5、SHAシリーズ、bcrypt、scryptなどの一般的なハッシュアルゴリズムの概念、原理、適用シナリオをシンプルかつ分かりやすく説明し、ハッシュアルゴリズムのセキュリティ問題などを分析します。衝突攻撃、レインボーテーブル攻撃、トラバース攻撃など。この記事が、ハッシュ アルゴリズムと実際のアプリケーションにおけるその重要な役割をより深く理解するのに役立つことを願っています。
ハッシュは、さまざまな長さの入力を固定長の出力にマッピングする機能で、データ整合性の検証、データ暗号化、ハッシュ ストレージなどの多くの分野で広く使用されています。一般的なハッシュ アルゴリズムには、MD5、SHA シリーズ、bcrypt、scrypt などがあります。このうち、SHA-256 と SHA-512 はセキュリティ分野で広く使用されていますが、MD5 はセキュリティの問題により推奨されなくなりました。
ハッシュ、中国語訳はハッシュ、ハッシュとも呼ばれます。これは、さまざまな長さの入力データを固定長の出力 (通常は短い文字列または数値) にマッピングする関数であり、この出力は多くの場合ハッシュ値またはハッシュ値と呼ばれます。ハッシュ関数の設計では、高速計算とハッシュ衝突の削減が考慮されています。異なる入力が同じハッシュ値を取得する可能性があるため、この状況はハッシュ衝突と呼ばれます。
ハッシュ関数の設計原理は、入力データのわずかな変化が出力ハッシュ値の大きな変化につながるというものであり、この特性は「雪崩効果」と呼ばれます。優れたハッシュ関数は均一になるように設計されています。つまり、入力データの小さな変化が出力ハッシュ値に均等に分散され、それによって衝突の可能性が低くなります。一般的なハッシュ関数には、MD5、SHA-1、SHA-256 などが含まれます。コンピューター テクノロジーの発展に伴い、暗号化アプリケーションなど、高度なセキュリティ要件が必要な一部のシナリオでは、一部の従来のハッシュ関数は、パフォーマンスが不十分でクラックされているため推奨されなくなりました。
1. データの整合性チェック
ハッシュ値は、送信中または保存中にデータが変更されたかどうかを検証するために使用できます。たとえば、ファイル転送プロセス中に、送信者はファイルのハッシュ値を計算し、それを受信者に送信できます。受信者は、ファイルを受信した後にハッシュ値を再計算し、一致しない場合は受信したハッシュ値と比較します。 , 書類が改ざんされている可能性があります。
2. データの暗号化
ハッシュ関数は暗号化で広く使用されています。 bcrypt、scrypt などの一般的なパスワード ハッシュ関数は、データベースが漏洩した場合でも、ユーザー パスワードを不可逆的に暗号化するために使用されます。ハッカーはユーザー パスワードを直接取得できません。
3. ハッシュストレージ
ハッシュ値は、データの取得効率を向上させるために、対応するハッシュ値と関連付けてデータを格納するハッシュ テーブル (Hash Table) を構築するためによく使用されます。これは、データベースやキャッシュ システムなどのシナリオで非常に一般的です。
1.MD5
MD5 (メッセージ ダイジェスト アルゴリズム 5) は、128 ビット (16 バイト) のハッシュ値を出力する、広く使用されているハッシュ アルゴリズムです。ただし、セキュリティが不十分なため、セキュリティ分野での使用は推奨されなくなり、ファイルの整合性の検証など、セキュリティ以外のシナリオで使用されることが増えています。
2.SHAシリーズ
SHA（Secure Hash Algorithm）シリーズにはSHA-1、SHA-256、SHA-512などのバージョンがあり、出力されるハッシュ値の長さも異なります。 SHA-256 や SHA-512 などの新しいバージョンは、より高いセキュリティを提供するため、デジタル署名や SSL 証明書などで広く使用されています。
3. 暗号化
bcrypt は、パスワードの保存に特に使用されるハッシュ アルゴリズムです。 「ソルト」の概念が導入されています。これは、パスワードのハッシュ プロセス中にランダムなソルトを追加することでパスワード ストレージのセキュリティを強化し、レインボー テーブル攻撃に効果的に対抗します。
4. 暗号化
scrypt も、bcrypt と同様に、「ソルティング」や「キーストレッチ」などのテクノロジーを使用して、ブルート フォース攻撃に対抗する能力を向上させます。
ハッシュ アルゴリズムを選択するときは、安全でないことが証明されているアルゴリズムの使用を避けるように注意し、データのセキュリティと整合性を確保するために広く使用され評価されている新しいアルゴリズムを選択するようにしてください。
詳細情報: ハッシュのセキュリティ上の問題は何ですか?
ハッシュは多くの分野で広く使用されていますが、完璧ではありません。ハッシュ関数には、主に次のようなセキュリティ上の問題がいくつかあります。
1.衝突攻撃
衝突とは、異なる入力データがハッシュ関数によって計算された後に同じハッシュ値を取得することを意味します。衝突はセキュリティ上の問題を引き起こす可能性があるため、ハッシュ関数は衝突を回避するように努める必要があります。一部の安全でないハッシュ アルゴリズム (MD5 や SHA-1 など) では、攻撃者が異なる入力を構築しても同じハッシュ値を取得する可能性があるため、セキュリティ リスクが発生することが発見されています。
2.レインボーテーブル攻撃
レインボーテーブル攻撃とは、一方向ハッシュ関数を利用してパスワードを保存する攻撃手法です。攻撃者は、一般的なパスワードのハッシュを含むレインボー テーブルを事前に構築します。データベース内のハッシュ値を取得すると、攻撃者はレインボー テーブル内のハッシュ値を比較することで、対応する平文パスワードを迅速に見つけることができます。
3. トラバーサル攻撃
ハッシュ関数の出力空間は限られているため、攻撃者は考えられるすべての入力を走査し、ハッシュ値を計算し、ターゲットのハッシュ値を比較することによって、元の入力データを見つけることができます。この攻撃方法はトラバーサル攻撃またはブルートフォース攻撃と呼ばれます。
ハッシュ関数のセキュリティを向上させるために、研究者は、SHA-256 や SHA-3 など、より複雑で安全なハッシュ アルゴリズムを設計しました。これらのアルゴリズムは実際のアプリケーションで広く使用されており、暗号化とネットワーク セキュリティの分野で長年研究および検証されてきました。
Downcodes の編集者による説明が、ハッシュ アルゴリズムの核となる概念と応用を理解するのに役立つことを願っています。 実際のアプリケーションでは、適切なハッシュ アルゴリズムを選択することが重要であり、特定のシナリオとセキュリティ要件に従って選択する必要があります。