Что ты знаешь о хеш-функциях?

Хеш-функция (хэш-функция) — это функция, преобразующая входные данные (произвольного размера) в выходную строку фиксированного размера, называемую хешем, или дайджестом сообщения.

Основные свойства хеш-функций:

• Детерминированность: Одинаковые входные данные всегда дают одинаковый хеш.
• Вычислительная эффективность: Вычисление хеша должно быть быстрым.
• Чувствительность к изменениям: Даже небольшое изменение входных данных должно приводить к значительному изменению хеша ("эффект лавины").
• Односторонность: По хешу практически невозможно восстановить исходные данные.
• Устойчивость к коллизиям: Должно быть очень трудно найти два разных входных сообщения, которые дают одинаковый хеш.

Типы хеш-функций:

• Криптографические хеш-функции: Используются в криптографии для обеспечения целостности данных, цифровых подписей (MD5, SHA-1, SHA-256, SHA-3). MD5 и SHA-1 считаются менее безопасными из-за найденных уязвимостей.
• Некриптографические хеш-функции: Используются для ускорения поиска данных (например, в хеш-таблицах), контрольных сумм (CRC32). Не обладают свойствами устойчивости к коллизиям или односторонности.

Применение хеш-функций в Python:

• Хеш-таблицы (словари): Внутренне используют хеширование для быстрого доступа к элементам по ключу. Ключи словарей должны быть хешируемыми (immutability).
• Множества (sets): Аналогично, используют хеши для хранения уникальных элементов.
• Проверка целостности файлов: Сравнение хешей до и после передачи данных.
• Хранение паролей: Вместо хранения самих паролей хранят их хеши (с использованием соли для усложнения атак по словарю).
• Криптографические операции: Библиотека hashlib предоставляет доступ к различным криптографическим хеш-функциям.

Пример использования hashlib:

import hashlib

data = b"Hello, world!" # Входные данные должны быть в байтах
sha256_hash = hashlib.sha256(data).hexdigest()

print(f"SHA-256 хеш для '{data.decode()}': {sha256_hash}")

# Пример изменения данных
data_changed = b"Hello, world!!"
sha256_hash_changed = hashlib.sha256(data_changed).hexdigest()

print(f"SHA-256 хеш для '{data_changed.decode()}': {sha256_hash_changed}") # Хеш изменится значительно

Свойства хешируемых объектов в Python:

• Объект должен иметь метод __hash__, возвращающий целое число.
• Объект должен иметь метод __eq__ для сравнения на равенство.
• Если a == b, то hash(a) должно быть равно hash(b).
• Как правило, только неизменяемые (immutable) объекты (строки, числа, кортежи) хешируемы по умолчанию. Изменяемые объекты (списки, словари) нехешируемы.