Hashovací funkce

Obsah 1 Hashovací funkce 2 Použití 2.1 Ukládání hesel 2.2 Elektronický (digitální) podpis 2.3 Ověření správnosti staženého souboru 3 Požadavky na hashovací funkce 4 Příklady hashovacích funkcí 5 Nástroje pro výpočet funkcí 6 Zdroje

Hashovací funkce

Je to matematické funkce s následujícími vlastnostmi:

• vstup: libovolná posloupnost byte (zpráva, soubor,...)
• výstup: číslo pevné délky (daný počet bitů)
• splňuje požadavky viz dále.

Výstup hashovací funkce nazýváme „otisk“ (fingerprint).

• Výstup obvykle zapisujeme v šestnáctkové soustavě.

Použití

Ukládání hesel

• Na servery se dnes běžně přihlašujeme. To ale znamená, že naše heslo musí být někde na serveru uloženo.
• Přitom ale nechceme, aby správce serveru mohl heslo vidět. Vadí nám také, že kdyby se útočník dostal k databázi hesel, mohl by hesla přečíst a zveřejnit, nebo zneužít.
• Proto do databáze ukládáme pouze otisk hesla, vygenerovaný hashovací funkcí.

Postup při přihlašování

• Zadáte do vstupního okénka heslo.
• Počítač vygeneruje otisk hesla a porovná ho s otiskem, který je v databázi již uložen.
• Pokud se otisky shodují, přihlásí vás.

Elektronický (digitální) podpis

• Viz Elektronický podpis

Ověření správnosti staženého souboru

• Výrobce software na webu publikuje kromě souboru ke stažení i jeho otisk.
• Dnes je celkem běžné, že pro úsporu přenosové kapacity může prohlížeč soubor stáhnout z jiného, bližšího serveru (tzv. zrcadla/mirror), kde je kopie dokumentu také uložená. Přitom by se ale teoreticky mohlo stát, že kopie bude záměrně poškozená, například do ní někdo přidá malware.
• Po stažení souboru ze serveru třetí strany proto vygenerujeme otisk staženého souboru a porovnáme ho s originálním otiskem od výrobce software.
• Pokud by s dokumentem někdo manipuloval, otisky by se lišily. Zároveň jsme zbytečně nezatěžovali server výrobce SW, protože otisk je malý (obvykle do 512 B), takže jeho stažení je rychlé.
• Na velikosti původního souboru přitom nezáleží, ten může mít klidně několik GB. Velikost otisku je pořád stejná.

Požadavky na hashovací funkce

Aby hashovací funkce plnila svou funkcí, potřebujeme, aby splňovala následující požadavky:

1) Musí být výpočetně náročné získat z otisku vstupní text.

Například aby z otisku v databázi nešlo zjistit původní heslo.

2) Musí být výpočetně náročné vyrobit (libovolný) text se zadaným otiskem

Potom by ten, kdo zná otisk hesla, sice nemohl zjistit heslo, ale vyrobil by si nějaký vstup, který bude mít stejný otisk jako heslo.

3) Musí být výpočetně náročné vyrobit dva texty se stejným otiskem

Pak by jeden text šel podsunout za druhý, aniž by se to poznalo pomocí otisku.

4) Výpočet hashovací funkce (získání otisku ze vstupu) nesmí být příliš výpočetně náročný.

Například: Pokud se k velkým serverům přihlašují desítky uživatelů, ověřování otisků nesmí přetížit server.

Na druhou stranu postup nesmí být ani příliš rychlý, protože pak by bylo snazší útočit „hrubou silou“ — zkoušet postupně různé vstupy tak dlouho, až objevím vstup se správným otiskem.
(Například pokud získám otisk hesla, pak hledat heslo postupným zkoušením všech možných vstupů.)

5) Stejný vstup musí generovat vždy stejný otisk

(To platí u každé matematické funkce.)

Pokud zadáme správné heslo, otisk se samozřejmě musí shodovat.

6) Podobné vstupy musí generovat velmi odlišné otisky (podobnost vstupů se neprojeví v podobnosti otisků)

Aby nešlo „tipovat“ a postupnými úpravami se snáze dopracovat k původnímu vstupu, který generuje daný otisk.

Příklady hashovacích funkcí

MD5

• Dnes už není považována za bezpečnou pro šifrování a elektronický podpis.
• Pro svou relativně malou výpočetní náročnost se ale používá pro kontrolu správnosti stažených souborů.
• 128bitový otisk

Tiger

• Stejní autoři jako šifrovací metoda Serpent

SHA

• Pro šifrování a elektronický podpis (a ukládání hesel) se dnes (2020) doporučuje standard SHA verze 2 s délkou otisku 256 či 512 bitů.
• (Existuje i varianta SHA verze 2 s délkou otisku 224 bitů.)
• Existuje i SHA verze 3 — používá jiný algoritmus.
• V nových aplikacích se nedoporučuje používat SHA-1 (délka otisku 160 bitů) — má obdobné problémy jako MD5.

Nástroje pro výpočet funkcí

HashCalc

• Generování otisku souboru nebo zadaného textu.
• Podporuje mnoho hashovacích funkcí.
• Odkaz ke stažení: https://www.slavasoft.com/hashcalc/

On-line generátory otisků

• XorBin.com → SHA256 Hash Calculator
• MD5 on-line
• ... a další.

Generátory v příkazovém řádku

• V GNU/Linuxu bývají zahrnuty příkazy pro generování otisků

sha256 text

• Ve Windows Powershellu je commandlet: Get-FileHash soubor [-Algorithm MD5]

Get-FileHash setup.exe

Knihovny programovacích jazyků

• Většina programovacích jazyků má připraveny knihovny pro výpočet hashovacích funkcí.
• Například v PHP jsou funkce:
  • md5($vstup)
  • hash($algoritmus, $vstup)

Zdroje

• Security.BlogOverflow.com → About secure password hashing
• Freecodecamp.org → MD5 vs. SHA-1 vs. SHA-2