O editor de Downcodes levará você a entender o algoritmo Hash! A função Hash é um algoritmo que mapeia dados de entrada de qualquer comprimento para uma saída de comprimento fixo. É amplamente utilizado em áreas como verificação de integridade de dados, criptografia de dados e armazenamento de hash. Este artigo explicará o conceito, princípio, cenários de aplicação de Hash e algoritmos Hash comuns, como MD5, série SHA, bcrypt e scrypt, de maneira simples e fácil de entender, e analisará os problemas de segurança dos algoritmos Hash, como como ataques de colisão, ataques de tabela arco-íris e ataques de travessia. Espero que este artigo possa ajudá-lo a entender melhor o algoritmo Hash e seu importante papel em aplicações práticas.
Hash é uma função que mapeia entradas de diferentes comprimentos para saídas de comprimento fixo. É amplamente utilizada em muitos campos, como verificação de integridade de dados, criptografia de dados e armazenamento de hash. Algoritmos Hash comuns incluem MD5, série SHA, bcrypt, scrypt, etc. Entre eles, SHA-256 e SHA-512 são amplamente utilizados na área de segurança, enquanto MD5 não é mais recomendado devido a questões de segurança.
Hash, a tradução chinesa é hash, também chamado de hash. É uma função que mapeia dados de entrada de diferentes comprimentos para uma saída de comprimento fixo, geralmente uma string ou número mais curto. Essa saída costuma ser chamada de valor Hash ou valor hash. O design da função Hash leva em consideração o cálculo rápido e a redução de colisões de hash, pois diferentes entradas podem obter o mesmo valor de Hash, esta situação é chamada de colisão de Hash.
O princípio de design da função Hash é que pequenas alterações nos dados de entrada levarão a grandes mudanças no valor do Hash de saída. Esta propriedade é chamada de "efeito avalanche". Uma boa função Hash é projetada para ser uniforme, ou seja, pequenas alterações nos dados de entrada serão distribuídas uniformemente no valor Hash de saída, reduzindo assim a possibilidade de colisões. As funções Hash comuns incluem MD5, SHA-1, SHA-256, etc. Com o desenvolvimento da tecnologia informática, para alguns cenários com elevados requisitos de segurança, como aplicações de criptografia, algumas funções tradicionais de Hash não são mais recomendadas devido ao seu desempenho insuficiente e foram quebradas.
1. Verificação de integridade de dados
Os valores hash podem ser usados para verificar se os dados foram alterados durante a transmissão ou armazenamento. Por exemplo, durante o processo de transferência de arquivo, o remetente pode calcular o valor Hash do arquivo e enviá-lo ao destinatário. O receptor recalcula o valor Hash após recebê-lo e, em seguida, compara-o com o valor Hash recebido se for inconsistente. , A documentação pode ter sido adulterada.
2. Criptografia de dados
As funções hash são amplamente utilizadas em criptografia. Funções comuns de hash de senha, como bcrypt, scrypt, etc., são usadas para criptografar irreversivelmente as senhas dos usuários. Mesmo que o banco de dados vaze, os hackers não podem obter diretamente a senha do usuário.
3. Armazenamento de hash
Os valores de hash são frequentemente usados para construir uma tabela de hash (tabela de hash) para armazenar dados em associação com o valor de hash correspondente para melhorar a eficiência da recuperação de dados. Isso é muito comum em cenários como bancos de dados e sistemas de cache.
1.MD5
MD5 (Message Digest Algorithm 5) é um algoritmo Hash amplamente usado que gera um valor hash de 128 bits (16 bytes). No entanto, devido à sua baixa segurança, não é mais recomendado para uso na área de segurança e é mais utilizado em cenários não relacionados à segurança, como verificação de integridade de arquivos.
2. Série SHA
A série SHA (Secure Hash Algorithm) inclui diferentes versões, como SHA-1, SHA-256, SHA-512, etc., e os comprimentos dos valores de hash de saída também são diferentes. Versões mais recentes, como SHA-256 e SHA-512, são amplamente utilizadas em assinaturas digitais, certificados SSL, etc., porque fornecem maior segurança.
3. bcrypt
bcrypt é um algoritmo Hash usado especificamente para armazenamento de senhas. Ele introduz o conceito de "sal", que aumenta a segurança do armazenamento de senhas ao adicionar sal aleatório durante o processo de hash das senhas, resistindo efetivamente aos ataques da tabela arco-íris.
4. criptografia
scrypt também é uma função de hash de senha semelhante ao bcrypt, ele usa tecnologias como "salting" e "key stretching" para melhorar sua capacidade de resistir a ataques de força bruta.
Ao escolher um algoritmo Hash, tome cuidado para evitar o uso de algoritmos comprovadamente inseguros e tente escolher algoritmos mais recentes que tenham sido amplamente utilizados e avaliados para garantir a segurança e integridade dos dados.
Leitura adicional: Quais são os problemas de segurança do Hash?
Embora o Hash seja amplamente utilizado em muitos campos, ele não é perfeito. Existem alguns problemas de segurança com funções Hash, incluindo principalmente:
1. Ataque de colisão
Colisão significa que diferentes dados de entrada obtêm o mesmo valor de hash após serem calculados pela função Hash. As funções hash devem tentar evitar colisões porque as colisões podem causar problemas de segurança. Em alguns algoritmos Hash inseguros (como MD5 e SHA-1), foram descobertos ataques de colisão. Os invasores podem construir entradas diferentes, mas obter o mesmo valor de hash, causando riscos de segurança.
2. Ataque à mesa arco-íris
O ataque à tabela arco-íris é um método de ataque que usa uma função hash unilateral para armazenar senhas. O invasor cria antecipadamente uma tabela arco-íris que contém hashes de senhas comuns. Uma vez obtido o valor hash no banco de dados, o invasor pode encontrar rapidamente a senha de texto simples correspondente comparando o valor hash na tabela arco-íris.
3. Ataque transversal
Como o espaço de saída da função Hash é limitado, um invasor pode encontrar os dados de entrada originais percorrendo todas as entradas possíveis, calculando o valor do hash e, em seguida, comparando o valor do hash alvo. Este método de ataque é chamado de ataque transversal ou ataque de força bruta.
Para melhorar a segurança das funções Hash, os pesquisadores desenvolveram algoritmos Hash mais complexos e seguros, como SHA-256 e SHA-3. Esses algoritmos são amplamente utilizados em aplicações práticas e têm sido estudados e verificados há muito tempo nas áreas de criptografia e segurança de redes.
Espero que a explicação do editor de Downcodes possa ajudá-lo a compreender os principais conceitos e aplicações do algoritmo Hash. Em aplicações práticas, é crucial escolher um algoritmo Hash apropriado, que precisa ser selecionado de acordo com cenários e requisitos de segurança específicos.