هش چیست و روش های استفاده از توابع آن
هش کردن به مفهوم گرفتن یک رشته یا کلید ورودی است، متغیری که برای ذخیره سازی داده های ایجاد شده و نمایانگر آن با مقدار هش است که به طور معمول توسط الگوریتم تعیین می شود و رشته ای بسیار کوتاه تر از اصل است. می توان گفت که هشینگ روشی برای مرتب سازی مقادیر کلیدی در جدول پایگاه داده به روشی کارآمد است.
برای آن که بتوانید اطلاعاتی جامع در خصوص Hashing کسب کنید، لازم است که با کارشناسان مجرب صرافر در ارتباط باشید. سازمان صرافر، با می تواند مشاوره های لازم را در خصوص سرمایه گذاری در رمز ارزها ارائه نموده و آگاهی لازم در این خصوص را در اختیار شما قرار دهد.
هش کردن در علوم کامپیوتر و رمزگذاری
به یک عبارت سه کلمه ای رمزگذاری شده در یک پایگاه داده یا مکان حافظه دیگر فکر کنید که می تواند به یک مقدار الفبایی کوتاه متشکل از فقط چند حرف و عدد تبدیل شود. این می تواند در مقیاس فوق العاده کارآمد باشد که فقط یک دلیل استفاده از هش است. از دیگر دلایلی که از آن استفاده می شود و بسیار مهم است به امنیت برتر سایبری مرتبط می شود.
هشینگ چندین کاربرد اصلی در علوم کامپیوتر دارد. امروزه در دنیایی که امنیت سایبری در آن مهم است، شاید بیشترین توجه را داشته باشد. همچنین در رمزگذاری استفاده از هش بسیار کاربرد دارد. اگر یک هکر به یک پایگاه داده دسترسی پیدا کند و یک رشته اصلی مانند John’s wallet ID 34567 پیدا کند، آنها می توانند به سادگی این اطلاعات را جمع کرده و به نفع خود استفاده کنند. اما اگر در عوض مقدار هش مانند a67b2 را پیدا کنند این اطلاعات برای آنها کاملاً بی فایده است، مگر اینکه کلید رمزگشایی داشته باشند.
آیا هشینگ در فشرده سازی داده ها استفاده می شود؟
هش کردن فشرده سازی نیست. با این حال، از لحاظ فشرده سازی داده ها، مزایای گسترده ای نیز در هش کردن وجود دارد. این یک روش متفاوت است، اما می تواند بسیار شبیه به فشرده سازی فایل باشد. زیرا یک مجموعه داده بزرگتر را می گیرد و آن را به شکل قابل کنترل تری جمع می کند. فرض کنید شناسه کیف پول 4000 بار در کل پایگاه داده نوشته شده است. با بردن همه آن رشته های تکراری و قرار دادن آنها در یک رشته کوتاه تر، در فضای حافظه صرفه جویی می کنید.
استفاده از Hashing در بازیابی پایگاه داده
استفاده از هشینگ در بازیابی پایگاه داده نیز وجود دارد. به تعبیری، آنچه هنگام بازیابی یک مقدار هش به دست می آورید، مانند بدست آوردن شماره سیستم دهدهی برای یک کتاب است. به جای جستجوی عنوان کتاب، شما در جستجوی شناسه آن هستید، به علاوه چند کاراکتر عددی کلیدی عنوان یا نویسنده کتاب وجود دارد. این در علوم کامپیوتر نیز به همان خوبی کار می کند.
به طور خلاصه، مهندسان با کوچک کردن این رشته های ورودی اصلی و دارایی های داده در کلیدهای هش عددی، می توانند چندین پیشرفت کلیدی در امنیت سایبری را انجام دهند و به طور همزمان فضای فایل را ذخیره کنند.
نقش Hashing در دستکاری پرونده ها
همچنین هش کردن در جلوگیری یا تجزیه و تحلیل دستکاری پرونده ها نیز ارزشمند است. فایل اصلی، یک هش ایجاد می کند که با داده های پرونده نگهداری می شود. پرونده و هش با هم ارسال می شود و طرف گیرنده آن هش را بررسی می کند تا مشاهده کند پرونده به خطر افتاده است. اگر تغییراتی در پرونده ایجاد شود، هش نشان می دهد.
هشینگ تبدیل رشته ای از کاراکترها به مقدار یا کلید با طول ثابت کوتاهتر است که رشته اصلی را نشان می دهد. همچنین برای فهرست بندی و بازیابی موارد در یک پایگاه داده، استفاده می شود. به جهت آن که پیدا کردن مورد، با استفاده از کلید هش می تواند سریع تر و در زمانی کوتاه تر از یافتن آن مطابق با مقدار اصلی در الگوریتم های رمزگذاری باشد.
به عنوان یک مثال ساده از استفاده از هش در پایگاه های داده، گروهی از افراد می توانند در یک پایگاه داده مرتب شوند. هر یک از نام ها، کلید داده ها برای اطلاعات آن شخص هستند. در مکانیزم جستجوی پایگاه داده، ابتدا باید شخص در نام جستجو کند تا زمانی که مطابقت را پیدا کند. اما اگر هرکدام از نام ها هش شده باشند، ممکن است بسته به تعداد نام های موجود در پایگاه داده، یک کلید چهار رقمی منحصر به فرد برای هر نام تولید شود. جستجوی هر نام ابتدا شامل محاسبه مقدار هش، با استفاده از همان تابع هش برای ذخیره مورد و سپس مقایسه یک تطابق با استفاده از آن مقدار است.
توابع هش
به الگوریتم هش، تابع هش نیز گفته می شود. احتمالاً این اصطلاح از این ایده گرفته شده است که می توان مقدار هش حاصل را به عنوان یک نسخه از مقدار بازنمایی شده تصور کرد. علاوه بر بازیابی سریعتر داده ها، از هش کردن برای رمزگذاری و رمزگشایی امضاهای دیجیتالی نیز استفاده می شود که برای تأیید اعتبار فرستنده ها و گیرنده های پیام استفاده می شود.
امضای دیجیتال با عملکرد هش تغییر شکل می یابد و سپس هر دو مقدار هش شده و امضا در انتقال جداگانه به گیرنده ارسال می شود. گیرنده با استفاده از عملکرد هش همان فرستنده، هضم پیام را از امضا گرفته و آن را با هضم پیامی که دریافت کرده نیز مقایسه می کند که آنها باید یکسان باشد.
از تابع hash برای نمایه سازی مقدار یا کلید اصلی استفاده می شود و هر بار که داده های مرتبط با مقدار یا کلید بازیابی می شود، بعداً استفاده می شود. بنابراین، هشینگ همیشه یک کار یک طرفه است. با تجزیه و تحلیل مقادیر هش شده نیازی به مهندسی معکوس عملکرد هش نیست.
در حقیقت، عملکرد هش ایده آل با چنین تجزیه و تحلیل ای حاصل نمی شود. یک عملکرد خوب هش نیز نباید مقدار هش یکسان را از دو ورودی مختلف تولید کند. اگر این اتفاق بیفتد، این به عنوان برخورد شناخته می شود. عملکرد هش که خطر بسیار کمی برای برخورد دارد، ممکن است قابل قبول تلقی شود.
استفاده از توابع هش
روش هایی برای استفاده از توابع هش وجود دارد که به شرح ذیل بیان می شود.
روش تقسیم باقیمانده :
اندازه تعداد اقلام جدول، برآورد شده است. سپس این عدد به عنوان مقسوم علیه هر مقدار یا کلید اصلی برای استخراج یک ضریب و یک باقی مانده استفاده می شود. باقیمانده، مقدار هش شده است. از آنجا که این روش ممکن است تعدادی از برخوردها را ایجاد کند، هر مکانیسم جستجو باید بتواند یک برخورد را تشخیص دهد و یک مکانیزم جستجوی جایگزین را ارائه دهد.
روش تاشو :
این روش، مقدار اصلی رقم ها را در این حالت، به چند قسمت تقسیم کرده و آن ها را به هم اضافه می کند و سپس از چهار رقم آخر یا تعداد ارقام دلخواه دیگری که کار خواهند کرد که به عنوان مقدار یا کلید هشینگ استفاده می کند.
روش تبدیل Radix:
درصورتی که مقدار یا کلید دیجیتال باشد، می توان پایه اعداد یا radix را تغییر داد و در نتیجه توالی متفاوتی از رقم ایجاد می شود. بنابراین ارقام مرتبه بالا را می توان کنار گذاشت تا با یک مقدار هش از طول یکنواخت متناسب باشد.
روش بازآرایی دیجیتال :
این به سادگی گرفتن بخشی از مقدار یا کلید اصلی مانند ارقام در موقعیت های 3 تا 6 است، این روش ترتیب آنها را معکوس می کند و سپس از آن توالی ارقام به عنوان مقدار یا کلید هش استفاده می کند.
عملکردهای هشینگ
چندین عملکرد هش و Hashing شناخته شده وجود دارد که در رمزنگاری استفاده می شود. این شامل توابع هش هضم پیام MD2 ، MD4 و MD5 است که برای هش کردن امضاهای دیجیتال به مقدار کوتاه تری به نام هضم پیام استفاده می شود. یک تابع هش که برای ذخیره و بازیابی پایگاه داده به خوبی کار می کند، ممکن است برای اهداف رمزنگاری یا بررسی خطا کار نکند.
اگر قبلاً برنامه نویسی کرده اید، مطمئناً با جداول هش مواجه شده اید. بسیاری از توسعه دهندگان از جداول هش به یک شکل استفاده کرده اند و توسعه دهندگان مبتدی باید این ساختار داده اساسی را بیاموزند. اما توجه داشته باشید که اگر بدانید هش کردن چگونه کار می کند و جدول هش چیست، زبان نباید اهمیتی داشته باشد.
جعبه عملکرد اصول اولیه عملکرد هش را تشکیل می دهد. عملکرد هش، آن را یک قدم جلوتر می برد. داده های ورودی را به مقدار عددی بر روی خروجی، معمولاً یک توالی هگزادسیم، ترسیم می شود. بنابراین اساساً تمام هشینگ این است که از یک تابع برای نقشه برداری از داده ها به یک مقدار عددی استفاده می شود. برای عملکرد هش، صرف نظر از اندازه ورودی، خروجی همیشه ثابت باقی می ماند.
جداول هش کردن
جداول هش از هش برای تشکیل یک ساختار داده استفاده می کنند. آنها با استفاده از آنچه به عنوان سیستم جستجوی مقدار کلیدی شناخته می شود، از یک روش انجمنی برای ذخیره داده استفاده می کنند. معنای آن این است که، در یک جدول هش، کلیدها با مقادیر منحصر به فرد ترسیم می شوند.
این سیستم سازماندهی داده ها به روشی بسیار سریع برای یافتن کارآمد داده ها منجر می شود. این بدان دلیل است که از آنجا که هر کلید در یک مقدار منحصر به فرد ترسیم می شود، هنگامی که یک کلید را بدانیم، می توانیم مقدار مرتبط را سریع پیدا کنیم.
جداول هشینگ بسیار سریع هستند و دارای پیچیدگی زمانی هستند. هر کلید موجود در ورودی، یک تابع هش بر روی آن اعمال می شود و تابع هش، در جعبه عملکرد، مقدار هش را تولید می کند. این مقدار سپس به نمایه ای در لیست پیوندی استفاده می شود که برای پیاده سازی جدول هش استفاده می شود.
در برخی از اوقات، ممکن است تفاوت مقادیر هش در ورودی، همان مقدار در خروجی را ایجاد کند. وقتی این اتفاق می افتد آنچه را که به عنوان برخورد هش شناخته می شود، به دست می آورید. برخوردهای هش در بیشتر موارد، زیاد رایج نیستند، زیرا یک تغییر کوچک در ورودی می تواند یک خروجی متفاوت داشته باشد. اما هرچه اطلاعات بیشتری برای ورود به تابع هش داشته باشید، احتمال وقوع برخورد بیشتر است.
به همین ترتیب، از روشی معروف به زنجیر گذاری در هش کردن استفاده می شود. در زنجیره گذاری، اگر جدول هش همان مقدار هش را برای چندین عنصر بازگرداند، به سادگی عناصر را با مقادیر هش یکسان، در همان شاخص در جدول هش زنجیره می کنند. بدین ترتیب، جدول هش با استفاده از یک لیست پیوندی پیاده سازی می شود.
آیا هش کردن همان رمزگذاری است ؟
در رمزگذاری، داده ها را به هم می ریزیم تا فقط شخصی با کلید مورد نیاز برای رمزگشایی داده ها، به آنها دسترسی داشته باشد. هنگامی که ما از رمزنگاری استفاده می کنیم، نه تنها داده ها را رمزنگاری کرده ایم، بلکه می خواهیم داده های اصلی را بازیابی کنیم.
از طرف دیگر، هش کردن ، داده ها را می گیرد و به منظور تأیید صحت داده ها، یک خروجی تولید می کند. در هشینگ، ما قصد بازیابی اطلاعات اصلی را نداریم. رمزگذاری و هش کردن از این نظر متفاوت است که هدف از رمزگذاری، پنهان ماندن داده ها برای هر امنیتی نیست، بلکه صرفاً تبدیل داده ها به قالبی است که سیستم دیگری می تواند استفاده کند.
سوالات متداول
جداول هش و هشینگ کاربردهای بی شماری دارند که شامل سیستم های رمزنگاری، موتورهای جستجو، پایگاه داده ها، یا هر سیستمی که فرآیند جستجوی پیچیده ای داشته باشد.
در جداول هش، شما داده ها را به صورت کلید و مقدار ذخیره جفت می کنید. کلید که برای شناسایی داده ها استفاده می شود، به عنوان ورودی به عملکرد هش داده می شود. سپس کد هش، که یک عدد صحیح است، به اندازه ثابت ترسیم می شود.
هش کردن به معنای استفاده از برخی تابع ها یا الگوریتم ها برای نقشه برداری از داده های شی object به برخی از ارزش های عدد نماینده است. این کد به اصطلاح هش می تواند به عنوان راهی برای کاهش جستجوی ما هنگام جستجوی مورد در نقشه مورد استفاده قرار گیرد.
این کدهای هش برای تولید یک شاخص استفاده می شود که در آن مقدار ذخیره می شود.
جداول هش باید از 3 عملکرد پشتیبانی کنند که شامل درج (کلید ، مقدار)، دریافت (کلید)، حذف (کلید) است