Хеширование Коллизия Хэш Функция • Где и как используют хеширование

Коллизии осложняют использование хеш-таблиц, так как нарушают однозначность соответствия между хеш-кодами и данными. Тем не менее, существуют специальные методики для преодоления возникающих сложностей:

Криптографическая хеш-функция

1. Как уже было сказано, функция эта должна уметь приводить любой объем данных (а все они цифровые, т.е. двоичные, как вы понимаете) к числу заданной длины (по сути это сжатие до битовой последовательности заданной длины хитрым способом).
2. При этом малейшее изменение (хоть на один бит) входных данных должно приводить к полному изменению хеша.
3. Она должна быть стойкой в обратной операции, т.е. вероятность восстановления исходных данных по хешу должна быть весьма низкой (хотя последнее сильно зависит от задействованных мощностей)
4. В идеале она должна иметь как можно более низкую вероятность возникновения коллизий. Согласитесь, что не айс будет, если из разных массивов данных будут часто получаться одни и те же значения хэша.
5. Хорошая хеш-функция не должна сильно нагружать железо при своем исполнении. От этого сильно зависит скорость работы системы на ней построенной. Как я уже говорил выше, всегда имеется компромисс между скорость работы и качеством получаемого результата.
6. Алгоритм работы функции должен быть открытым, чтобы любой желающий мог бы оценить ее криптостойкость, т.е. вероятность восстановления начальных данных по выдаваемому хешу.

Платой за столь высокую скорость является отсутствие криптостойкости — возможность легко «подогнать» сообщение под заранее известную контрольную сумму. Также обычно разрядность контрольных сумм (типичное число: 32 бита) ниже, чем разрядность криптографических хешей (типичные числа: 128, 160 и 256 бит), что означает возможность возникновения непреднамеренных коллизий.

Коллизия хэш-функции Википедия

Одним из самых простых и универсальных методов поиска коллизий является атака «дней рождения». С помощью этой атаки отыскание коллизии для хеш-функции разрядности n битов потребует в среднем около 2^ операций. Поэтому n-битная хеш-функция считается криптостойкой, если вычислительная сложность нахождения коллизий для неё близка к 2^.
невозможно сгенерировать сообщение, которое дает заданное значение хеш-функции т. С помощью хэша тут опять же удостоверяются, что подписывают именно тот документ, что требуется.

Контрольная сумма, например, может быть передана по каналу связи вместе с основным текстом (данными). На приёмном конце, контрольная сумма может быть рассчитана заново и может сравниваться с переданным значением. Если будет обнаружено расхождение, то при передаче возникли искажения, и можно запросить повторную передачу.

Хеширование Коллизия Хэш Функция

• при регистрации в системе пользователь вводит свой пароль, к которому применяется некоторая хеш-функция, значение которой записывается в базу данных;
• при каждом вводе пароля к нему применяется та же хеш-функция, а результат сравнивается с тем, который записан в БД.

Но атаку расширения можно рассмотреть и с другой стороны: если у нас есть некоторое сообщение X, и хэш-функция уязвима к атаке расширения, то легко можно найти коллизию первого рода: M_1=X\|Y, M_2=H(X)\|Y, H(M_1)=H(M_2), то есть нарушается свойство стойкости к коллизиям первого рода.

Алгоритм хеширования данных: просто о сложном

В 1996 году Ганс Доббертин нашёл псевдоколлизии в MD5, используя определённые инициализирующие векторы, отличные от стандартных. Оказалось, что можно для известного сообщения построить второе, такое, что оно будет иметь такой же хеш, как и исходное. C точки зрения математики это означает, что MD5(IV,L1) = MD5(IV,L2) , где IV — начальное значение буфера, а L1 и L2 — различные сообщения.
Атака дней рождения позволяет находить коллизии для хеш-функции с длиной значений n. В идеале она должна иметь как можно более низкую вероятность возникновения коллизий.

Что такое хеширование | Блокчейн Академия

Предотвратить коллизии могут далеко не все хеш-функции, но «хорошие» способны минимизировать вероятность их появления. При определенных обстоятельствах (известна некоторая информация о ключах), можно найти идеальную хеш-функцию, т. е. такую, которая полностью исключает возможность появления коллизий.

Пример

Для поиска такого сходства существуют специальные алгоритмы подсчета хеша, например нечеткое (fuzzy) хеширование и хеш импортируемых библиотек (imphash). Эти два подхода используют разные методы обнаружения для поиска повторно встречающихся фрагментов вредоносных программ, принадлежащих к определенным семействам. Рассмотрим эти два метода подробнее.

Коллизия

Как упоминалось ранее, операционные системы не хранят пароли в виде открытого текста. Следовательно, радужные таблицы – это предварительно вычисленные базы данных или таблицы поиска, которые сопоставляют хэши с паролем в виде открытого текста. Однако радужные таблицы используют время для взлома хэшей с большим объемом памяти.
Однако это субъективно и зависит от цели и области применения. первым описал идею хеширования такой, какой её знает большинство программистов сейчас.

Идеальное хеширование

Так же хеширование используется в технологии электронной цифровой подписи. С помощью хэша тут опять же удостоверяются, что подписывают именно тот документ, что требуется. Именно он (хеш) передается в токен, который и формирует электронную цифровую подпись. Но об этом, я надеюсь, еще будет отдельная статья, ибо тема интересная, но в двух абзацах ее не раскроешь.

Описание

• Необратимость: для заданного значения хеш-функции m должно быть практически невозможно найти блок данных X, для которого H(X)=m.
• Стойкость к коллизиям первого рода: для заданного сообщения M должно быть практически невозможно подобрать другое сообщение N, для которого H(N)=H(M).
• Стойкость к коллизиям второго рода: должно быть практически невозможно подобрать пару сообщений (M, M’), имеющих одинаковый хеш.

Рассмотрим в качестве примера хеш-функцию H(x)=x\ \bmod\ 19, определённую на множестве целых чисел. Её область значений состоит из 19 элементов (кольца вычетов по модулю 19), а область определения — бесконечна. Так как множество прообразов заведомо больше множества значений, коллизии обязаны существовать.

Водоворот

Однако по сравнению со стандартными хеш-функциями криптографические хеш-функции, как правило, намного дороже в вычислительном отношении. По этой причине они, как правило, используются в контекстах, где пользователям необходимо защитить себя от возможности подделки (создания данных с тем же дайджестом, что и ожидаемые данные) потенциально злонамеренными участниками.
Наиболее распространенные классические хеш-функции, включая SHA-1 и MD5 , принимают эту форму. Криптографическая хеш-функция должна выдерживать все известные типы криптоаналитических атак.

Доказательство работы