Băm: phép thuật bảo mật của thế giới số hay chỉ là một trò lừa đảo toán học?

Chết tiệt, sao mà tôi ghét cái việc những "chuyên gia" miêu tả việc Hàm băm như thể đó là điều gì đó thần thánh! Tôi đã làm việc với những thuật toán này lâu rồi, và hãy tin tôi, chúng không phức tạp như vậy đâu. Hãy để tôi giải thích cho bạn mà không cần những quảng cáo phiền phức và sự thán phục ngọt ngào.

Hàm băm: bản chất không che giấu

Hàm băm là khi người ta lấy dữ liệu của bạn và chạy qua một cái máy xay toán học, nhận được một thứ vô nghĩa có độ dài cố định ở đầu ra. Thứ vô nghĩa này chính là hàm băm. Không có gì kỳ diệu - chỉ là toán học.

Giả sử, tôi nhập mật khẩu "koшка123". Hệ thống sẽ chạy nó qua hàm băm và nhận được cái gì đó giống như "a7f5bc4e3d2...". Bây giờ thay vì mật khẩu của tôi, cái này được lưu trữ. Và điều quan trọng - không thể giải mã lại nó. Đây giống như thịt băm - có thể xay thịt, nhưng không thể lắp ráp lại con bò.

Hàm băm khác gì so với mã hóa thông thường?

• Một chiều: Quay đầu sang trái và bạn sẽ thấy Hàm băm. Bây giờ hãy thử phục hồi bản gốc từ Hàm băm này. Không thể làm được!
• Hiệu ứng bùng nổ: Thay đổi một ký tự - và toàn bộ hàm băm sẽ trở nên hoàn toàn khác. Đã thay "mèo123" thành "mèo124" - đã nhận được một kết quả hoàn toàn khác.
• Kích thước cố định: Dù bạn băm một cuốn bách khoa toàn thư hay từ "xin chào" - độ dài của hàm băm sẽ giống nhau.

Cách thức hoạt động trong thực tế

Đây là tôi đang soạn tin nhắn: "Chuyển 1 bitcoin cho Peter". Hệ thống lấy tin nhắn này, áp dụng hàm băm cho nó và nhận được hàm băm duy nhất.

Tại sao điều này quan trọng? Nếu có ai đó khôn ngoan như Vasya cố gắng thay đổi số tiền thành "10 bitcoin" - hàm băm sẽ ngay lập tức thay đổi, và hệ thống sẽ nhận ra rằng dữ liệu đã bị giả mạo.

Các thuật toán phổ biến

• MD5: Cái cũ tốt đẹp. Nhanh chóng, nhưng lỗ chỗ như cái rây. Vào năm 2023, sử dụng nó cho những việc nghiêm túc - cũng giống như khóa căn hộ bằng một cái khóa giấy.
• SHA-256: Điều này được sử dụng trong bitcoin. Đáng tin cậy nhưng ngốn tài nguyên.
• SHA-3: Người mới, đang cố gắng vừa thông minh vừa đẹp đẽ cùng một lúc.

Tôi vẫn nhớ cách đồng nghiệp của tôi đã cố gắng sử dụng MD5 để lưu trữ dữ liệu tài chính vào năm 2022. Thật là một kẻ ngu ngốc.

Blockchain và Hàm băm: không có lãng mạn thừa thãi

Trong blockchain, mỗi khối chứa:

1. Dữ liệu ( giao dịch )
2. Hàm băm của khối này
3. Hàm băm của khối trước

Đây giống như việc mỗi trang sách đều chứa dấu ấn của trang trước. Hãy thử thay đổi điều gì đó ở trang 5, và trang 6 sẽ không còn "khớp".

Khi bạn gửi tiền điện tử:

• Dữ liệu giao dịch được Hàm băm
• Bạn ký cái hàm băm này bằng khóa riêng của bạn
• Mạng kiểm tra chữ ký

Không có phép thuật - chỉ là nhiều toán học, nhiều máy tính và một chút hoang tưởng.

Ở đâu khác sử dụng Hàm băm

Kiểm tra tính toàn vẹn của tệp

Tải chương trình về, nhưng đột nhiên trong đó có virus? So sánh Hàm băm của tệp đã tải xuống với tệp chính thức. Trùng khớp? Vậy là tệp không bị thay đổi.

Lưu trữ mật khẩu

Trên bất kỳ sàn giao dịch bình thường nào, mật khẩu của bạn được lưu trữ dưới dạng hàm băm. Nếu cơ sở dữ liệu bị xâm nhập - kẻ xấu chỉ nhìn thấy những chuỗi vô nghĩa, chứ không phải mật khẩu của bạn.

Chữ ký số

Bạn có ký tài liệu bằng chữ ký điện tử không? Ở đó cũng có hàm băm. Hệ thống trước tiên tạo ra hàm băm của tài liệu, sau đó mã hóa nó bằng khóa riêng của bạn.

Ưu và nhược điểm không tô vẽ

Lợi ích:

• Hoạt động nhanh chóng
• Không giải mã ngược lại
• Phù hợp cho nhiều nhiệm vụ

Nhược điểm:

• Va chạm xảy ra (hai đầu vào khác nhau cho ra cùng một đầu ra)
• Các thuật toán đang trở nên lỗi thời. MD5 đã bị bẻ khóa, SHA-1 đang gặp nguy hiểm.
• Để khai thác cần nhiều điện.

Hiện tại đang diễn ra những gì trên thế giới Hàm băm?

Máy tính lượng tử có thể sớm đặt dấu chấm hết cho các thuật toán hàm băm hiện tại. Các thuật toán hậu lượng tử đang được phát triển. Nếu tôi là bạn, tôi sẽ chú ý đến điều này nếu bạn lưu trữ điều gì đó quan trọng với kế hoạch lâu dài.

Hiệu quả năng lượng cũng trở thành vấn đề. Bitcoin tiêu tốn nhiều năng lượng bằng một quốc gia trung bình ở châu Âu, và tất cả đều là do việc tính toán tốn tài nguyên của Hàm băm.

Thay vì một kết luận nhàm chán

Hàm băm không phải là phép thuật, mà chỉ là một mẹo toán học giúp đảm bảo rằng không ai đã thay đổi dữ liệu của bạn và rằng mật khẩu của bạn không được lưu trữ dưới dạng công khai.

Tôi sử dụng công nghệ này hàng ngày và có thể nói: nó hoạt động. Nhưng không nên lý tưởng hóa hay ác hóa nó. Đây chỉ là một công cụ - giống như cái búa. Nó có thể được dùng để xây nhà hoặc đập vào ngón tay. Tất cả phụ thuộc vào người cầm nó.

Và bây giờ tôi sẽ đi kiểm tra Hàm băm của các bản sao lưu của mình, vì sự hoang tưởng là người bạn trung thành của tôi trong thế giới an ninh số.