A hash-függvények és alkalmazásaik megértése

A számítástechnikában a hash függvény egy olyan matematikai függvény, amely változó hosszúságú bemeneti adatokat képez le egy rögzített hosszúságú kimenetre, amelyet hash értéknek vagy kivonatnak nevezünk. A kivonatoló függvény kimenete egyedi a bemeneti adatokra vonatkozóan, és a bemeneti adatok bármilyen kis változása jelentősen eltérő kimenetet eredményez.

A kivonatoló függvények számos alkalmazásban használatosak, például:

1. Adatintegritás: A hash függvények segítségével digitális ujjlenyomatot hozhatunk létre egy fájlról vagy üzenetről, amelyet az adatokkal együtt elküldhetünk, hogy később ellenőrizzük azok integritását. Ha módosítják az adatokat, a hash értéke is megváltozik, jelezve, hogy az adatokat manipulálták.
2. Jelszótárolás: A kivonatolási funkciókat gyakran használják a jelszavak biztonságos tárolására. A jelszó kivonatolásra kerül, és a kapott hash értéket az adatbázisban tárolja. Amikor a felhasználó bejelentkezik, a jelszavát újra kivonatolja, és összehasonlítja a tárolt hash értékkel, lehetővé téve a biztonságos hitelesítést a jelszó tényleges tárolása nélkül.
3. Adatindexelés: A hash táblák hash függvényeket használnak az adatok gyors és hatékony indexelésére.
4. Titkosítás: A kivonatolási függvényeket különféle kriptográfiai alkalmazásokban használják, például digitális aláírásokban és üzenet-hitelesítési kódokban (MAC).

A hash-függvények néhány tulajdonsága:

1. Determinizmus: A hash függvény kimenete ugyanazon bemeneti adatoknál mindig ugyanaz.
2. Nem invertibilitás: Számításilag nem kivitelezhető az eredeti bemeneti adatok meghatározása pusztán a hash értékből.
3. Fix kimeneti méret: A hash függvény kimenete mindig fix méretű, függetlenül a bemeneti adatok hosszától.
4. Ütközésállóság: Az ütközés akkor következik be, ha két különböző bemenet ugyanazt a kimenetet állítja elő. A jó hash függvényeket úgy tervezték, hogy minimalizálják az ütközések valószínűségét.

A hash függvények néhány gyakori típusa a következők:

1. SHA (Secure Hash Algorithm): fix méretű kimenetet előállító kriptográfiai hash függvények családja.
2. MD5 (Message-Digest Algorithm 5): kriptográfiai kivonatoló függvény, amely rögzített méretű kimenetet produkál, de bebizonyosodott, hogy sebezhető az ütközésekkel szemben.
3. CRC (Cyclic Redundancy Check): Digitális kommunikációs rendszerekben hibafelismerésre és -javításra használt hash funkció.
4. ripemd: Az SHA-hoz hasonló, de eltérő tulajdonságokkal rendelkező kriptográfiai hash függvények családja. Összefoglalva, a hash függvények olyan matematikai függvények, amelyek változó hosszúságú bemeneti adatokat vesznek fel, és rögzített hosszúságú kimenetet állítanak elő, amely különféle alkalmazásokhoz használható, mint pl. adatintegritás, jelszavak tárolása, adatindexelés és kriptográfia. A jó hash függvények olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a determinizmus, a nem invertibilitás, a rögzített kimeneti méret és az ütközésállóság.