申論題

雜湊函數（Hash Function）

定義

雜湊函數（Hash Function）是一種將任意長度的輸入數據轉換為固定長度的數據摘要（哈希值）的數學算法。這個過程不可逆，即無法從哈希值恢復原始數據。雜湊函數在資訊安全和資料完整性中起著重要作用。

主要特性

1. 固定長度輸出：

   • 無論輸入數據長度如何，雜湊函數都會生成固定長度的輸出。例如，SHA-256 始終生成 256 位長度的哈希值。

2. 輸出隨機性：

   • 輸入數據的微小變化會導致輸出哈希值的巨大變化，這種特性稱為“雪崩效應”。

3. 單向性：

   • 雜湊函數是單向的，無法從哈希值反推出原始數據。這確保了數據的不可逆性和安全性。

4. 抗碰撞性：

   • 理想的雜湊函數應該很難找到兩個不同的輸入數據，它們的哈希值相同，這種特性稱為抗碰撞性。

常用雜湊函數

• MD5（Message Digest Algorithm 5）：
  • 產生 128 位的哈希值。已被認為不夠安全，容易產生碰撞。
• SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）：
  • 產生 160 位的哈希值。比 MD5 更安全，但也存在碰撞風險。
• SHA-256、SHA-3：
  • 產生 256 位的哈希值。SHA-256 屬於 SHA-2 系列，SHA-3 是更近期的標準，具有更高的安全性。

雜湊函數在密碼存儲中的應用

1. 密碼哈希化：

   • 當用戶創建或修改密碼時，系統不會直接存儲明碼，而是通過雜湊函數生成密碼的哈希值並存儲。

2. 驗證密碼：

   • 當用戶嘗試登錄時，系統將輸入的密碼進行同樣的雜湊處理，並將生成的哈希值與存儲的哈希值進行比較。如果兩者匹配，則驗證成功。

雜湊函數是一種將任意長度的輸入數據轉換為固定長度數據摘要的數學算法，具有單向性和抗碰撞性。在資訊安全中，雜湊函數用於存儲密碼時，可以確保密碼的安全性。系統通過存儲密碼的哈希值而不是明碼來防止密碼洩露，並在用戶登錄時進行哈希值比較以驗證密碼的正確性。為了進一步提高安全性，可以使用加鹽技術和加強的雜湊演算法。