Funcții hash sunt un concept fundamental în informatică și joacă un rol crucial în diverse aplicații, cum ar fi stocarea datelor, recuperarea și criptografia. În structurile și algoritmii de date (DSA), funcțiile hash sunt utilizate în principal în tabelele hash, care sunt esențiale pentru gestionarea eficientă a datelor. Acest articol analizează complexitățile funcțiilor hash, proprietățile lor și diferitele tipuri de funcții hash utilizate în DSA.

Ce este o funcție Hash?

A funcția hash este o funcție care preia o intrare (sau „mesaj”) și returnează un șir de octeți de dimensiune fixă. Ieșirea, de obicei un număr, se numește cod hash sau valoare hash . Scopul principal al unei funcții hash este de a mapa eficient datele de dimensiune arbitrară la valori de dimensiune fixă, care sunt adesea folosite ca indici în tabelele hash.

Proprietățile cheie ale funcțiilor hash

• Determinat : O funcție hash trebuie să producă în mod constant aceeași ieșire pentru aceeași intrare.
• Dimensiune fixă ​​de ieșire : Ieșirea unei funcții hash ar trebui să aibă o dimensiune fixă, indiferent de dimensiunea intrării.
• Eficienţă : Funcția hash ar trebui să poată procesa rapid intrarea.
• Uniformitate : Funcția hash ar trebui să distribuie valorile hash uniform în spațiul de ieșire pentru a evita gruparea.
• Rezistență pre-imagine : Ar trebui să fie imposibil din punct de vedere computațional să inversați funcția hash, adică să găsiți intrarea inițială având o valoare hash.
• Rezistență la coliziune : Ar trebui să fie dificil să găsești două intrări diferite care produc aceeași valoare hash.
• Efectul de avalanșă : O mică modificare a intrării ar trebui să producă o valoare hash semnificativ diferită.

Aplicații ale funcțiilor Hash

• Tabele Hash : Cea mai frecventă utilizare a funcțiilor hash în DSA este în tabelele hash, care oferă o modalitate eficientă de stocare și recuperare a datelor.
• Integritatea datelor : Funcțiile hash sunt utilizate pentru a asigura integritatea datelor prin generarea de sume de control.
• Criptografie : În aplicațiile criptografice, funcțiile hash sunt folosite pentru a crea algoritmi hash securizați, cum ar fi SHA-256.
• Structuri de date : Funcțiile hash sunt utilizate în diferite structuri de date, cum ar fi filtrele Bloom și seturile de hash.

Tipuri de funcții Hash

Există multe funcții hash care folosesc taste numerice sau alfanumerice. Acest articol se concentrează pe discutarea diferitelor funcții hash:

1. Metoda diviziunii.
2. Metoda înmulțirii
3. Metoda pătratului mijlociu
4. Metoda de pliere
5. Funcții hash criptografice
6. Hashing universal
7. Hashing perfect

Să începem să discutăm aceste metode în detaliu.

1. Metoda împărțirii

Metoda împărțirii implică împărțirea cheii la un număr prim și utilizarea restului ca valoare hash.

h ( k )= k împotriva m

maven install

Unde k este cheia și 𝑚 m este un număr prim.

Avantaje :

• Simplu de implementat.
• Funcționează bine când 𝑚 m este un număr prim.

Dezavantaje :

• Distribuție slabă dacă 𝑚 m nu este ales cu înțelepciune.

2. Metoda înmulțirii

În metoda înmulțirii, o constantă 𝐴 A (0 m pentru a obține valoarea hash.

h ( k )=⌊ m ( kA mod1)⌋

modelul tcp și ip

Unde ⌊ ⌋ denotă funcția de etaj.

Avantaje :

• Mai puțin sensibil la alegerea lui 𝑚 m .

Dezavantaje :

• Mai complexă decât metoda împărțirii.

3. Metoda pătratului mijlociu

În metoda pătratului mijlociu, cheia este pătrată, iar cifrele din mijloc ale rezultatului sunt luate ca valoare hash.

Pași :

mylivecricket.in

1. Pătrat cheia.
2. Extrageți cifrele din mijloc ale valorii pătrate.

Avantaje :

• Produce o distribuție bună a valorilor hash.

Dezavantaje :

• Poate necesita mai mult efort de calcul.

4. Metoda de pliere

Metoda de pliere implică împărțirea cheii în părți egale, însumarea părților și apoi luarea modulo în raport cu 𝑚 m .

Pași :

1. Împărțiți cheia în părți.
2. Însumați părțile.
3. Luați modulo 𝑚 m a sumei.

Avantaje :

• Simplu și ușor de implementat.

Dezavantaje :

• Depinde de alegerea schemei de partiţionare.

5. Funcții hash criptografice

Funcțiile hash criptografice sunt concepute pentru a fi sigure și sunt utilizate în criptografie. Exemplele includ MD5, SHA-1 și SHA-256.

Caracteristici :

• Rezistență înainte de imagine.
• A doua rezistență pre-imagine.
• Rezistenta la coliziune.

Avantaje :

• Securitate inalta.

Dezavantaje :

js variabilă globală

• Computațional intensiv.

6. Hashing universal

Hashingul universal utilizează o familie de funcții hash pentru a minimiza șansa de coliziune pentru orice set dat de intrări.

h ( k )=(( A ⋅ k + b )împotriva p )împotriva m

Unde A și b sunt constante alese aleatoriu, p este un număr prim mai mare decât m , și k este cheia.

mvc în cadru de primăvară

Avantaje :

• Reduce probabilitatea de coliziuni.

Dezavantaje :

• Necesită mai mult calcul și stocare.

7. Hashing perfect

Perfect hashing are scopul de a crea o funcție de hash fără coliziuni pentru un set static de chei. Acesta garantează că două chei nu vor avea aceeași valoare.

Tipuri :

• Minimal Perfect Hashing: Asigură că intervalul funcției de hash este egal cu numărul de taste.
• Hashing perfect non-minimal: intervalul poate fi mai mare decât numărul de taste.

Avantaje :

• Fără coliziuni.

Dezavantaje :

• Complex de construit.

Concluzie

În concluzie, funcțiile hash sunt instrumente foarte importante care ajută la stocarea și găsirea rapidă a datelor. Cunoașterea diferitelor tipuri de funcții hash și a modului de utilizare corectă a acestora este cheia pentru ca software-ul să funcționeze mai bine și mai sigur. Alegând funcția hash potrivită pentru job, dezvoltatorii pot îmbunătăți considerabil eficiența și fiabilitatea sistemelor lor.