Хеширование: что это такое и как оно улучшает поиск веб-сайтов и приложений?

Хэширование.

Да, вы правильно прочитали.

Не хэштеги. Не золотистые, хрустящие снаружи и тающие внутри оладьи.

Хеширование. И если вам интересно, что это такое, вы не одиноки.

Оладьи и взбивание, безусловно, вызывают в воображении совершенно разные образы — или, в случае взбивания, вообще никакого изображения. Хеширование – это не очень распространенный термин, знакомый многим, но он по-прежнему является неотъемлемой частью современных вычислений.

Наш мир, управляемый данными

Возможно, вы заметили, что в Интернете много данных, и их объемы только растут с каждым днем. Большая часть этих данных должна быть сжата и сохранена способами, удобными для серверов. А с точки зрения конфиденциальности пользователей, большая часть информации должна быть защищена от злоумышленников. Нам нужна отказоустойчивая кибербезопасность, чтобы защитить его.

Введите хеширование: криптографический метод, который преобразует данные в строку символов фиксированного размера, известную как хэш. Хеширование похоже на идентификационный значок в области информатики — своего рода цифровой паспорт для данных.

Используемые для организации данных и обеспечения их безопасности, хэш-коды — это пятна отпечатков пальцев, которые украшают наши онлайн-файлы.

Каждый хэш фиксированной длины уникален для данных, которые он представляет. Если эти данные подделываются, например, во время передачи между серверами, значение хеш-функции изменяется. Это делает хеширование надежным методом проверки подлинности данных и их защиты от несанкционированного доступа.

Случаи использования хеширования

Хеширование не всегда необходимо. В большинстве случаев он используется для приложений, в которых целостность данных и проверка подлинности имеют жизненно важное значение. В других случаях для защиты конфиденциальности данных и уменьшения размера файлов данных можно использовать шифрование и сжатие данных.

Хешировать или не хэшировать? Обычно это зависит от конкретных целей, связанных с приложением. Как правило:

* Хэширование — лучший вариант для обеспечения целостности данных и аутентификации * Шифрование лучше всего подходит для обеспечения конфиденциальности данных (в первую очередь) * Сжатие хорошо, если вас интересует только уменьшение размера файла

Вот несколько распространенных вариантов использования хеширования:

Хранение паролей и аутентификация

Представьте, что у вас на чердаке есть запертый сундук с сокровищами, наполненный дымящимися оладьями. Вы хотите убедиться, что никто не сможет их найти. Вы прячете ключ под подушкой, но тут вам в голову приходит мысль… а что, если в худшем случае кто-нибудь найдет ключ?

Вы решаете, что необходим еще один уровень защиты. Схватив кухонный нож, вы открываете сундук и нарезаете оладьи до неузнаваемости.

Простите за глупый пример, но, по сути, именно так работает безопасность хеширования паролей. Используя алгоритмы хэширования, пароли преобразуются в неузнаваемые цепочки букв и цифр, скрывая исходные пароли от просмотра. Если злоумышленник получает доступ к базе данных, пароли по-прежнему защищены их хеш-значениями, и хакер не может их восстановить.

Цифровые подписи

В Средние века восковые или глиняные печати использовались для защиты подлинности писем. Чтобы гарантировать, что письма не были подделаны, отправитель расплавлял горячий воск или глину на клапан. В него вдавливали перстень с печаткой или печать, чтобы оставить подпись и печать подлинности. Если письмо пришло со сломанной печатью, получатель знал, что оно было подделано.

Точно так же хеш-значения подобны печатям для цифровых документов. Хэш-значение, не идентичное значению исходного документа, является явным признаком несанкционированного доступа.

Проверка файла

Крупномасштабная атака с использованием технологии drive-by-down немного напоминает стрельбу из проезжей части. Это может произойти, прежде чем вы об этом узнаете, и потрясет вас (и безопасность ваших файлов) до глубины души.

Это также ключевая стратегия вредоносных программ для злоумышленников: на загрузчиков приходится 41% атак. С такой большой долей потенциальных атак с целью извлечения информации, происходящих через загрузку, хеширование помогает защитить пользовательские устройства и их содержимое от вредоносного кода.

Как и в случае с цифровыми подписями, хэш-значения служат посредником между сквозной загрузкой и устройством. Файл, который не соответствует исходному хеш-значению, будет заблокирован, что предотвратит проникновение любого вредоносного ПО на устройство.

Хеш-функции

Как вы готовите картофельные оладьи?

1. Натереть картофель
2. Обжаривать до хрустящей корочки и золотистого цвета.
3. Приправить солью и перцем.

Вот и все. И в том же духе за хэшированием стоит процесс, известный как хэш-функция, алгоритм, который принимает определенные данные в качестве входных данных и создает хеш-значение на другом конце. Даже малейшее изменение входных данных приведет к другому значению хеш-функции.

Хэш-функция — это любая функция, которую можно использовать для преобразования данных произвольного размера в значения фиксированного размера. Значения, возвращаемые хэш-функцией, называются хеш-значениями, хэш-кодами, дайджестами или просто хэшами.

Как объясняет Википедия, хеш-таблица «использует хэш-функцию для вычисления индекса, также называемого хэш-кодом, в массив. сегментов или слотов, из которых можно найти желаемое значение. Во время поиска ключ хэшируется, и полученный хэш указывает, где хранится соответствующее значение».

Типы хеш-функций

У людей есть свои способы приготовления оладий. Как и в случае с аэрофритюрницами и газовыми плитами, для получения хеш-значения можно использовать различные функции. Эти разные хэш-функции используются в разных приложениях в зависимости от требований безопасности и других функций (например, цифровые подписи, проверка файлов).

Вот несколько методов хеширования:

* MD5 создает 128-битное хэш-значение. Эта функция широко использовалась в прошлом, но имеет уязвимость к коллизиям (о которых мы поговорим далее). * SHA-1 создает 160-битное хэш-значение. Его заменили более безопасные семейства SHA-2 и SHA-3. * SHA-256 и SHA-512 создают 256- и 512-битные хэш-значения. Эти функции в основном используются для цифровых подписей и сертификатов. * bcrypt удобен для шифрования паролей, поскольку он устойчив к атакам грубой силы.

Конфликты хэшей

Столкновение при хешировании не так опасно, как кажется. Коллизия происходит, когда две разные хеш-функции генерируют один и тот же хеш-код. Вместо искореженных автомобилей исход компьютерного столкновения часто не имеет никакого значения. Проще говоря, это как иметь два одинаковых цифровых отпечатка пальца или одинаковые ключи от двух разных домов.

Разрешение конфликта хэшей

Хеширование всегда направлено на сокращение количества коллизий, поскольку они создают риски как для целостности системы хеширования, так и для безопасности данных. Вот почему.

Подрыв целостности хеширования

Возможность коллизий в методе хеширования является фатальным недостатком. Это подрывает целостность системы и потенциально ставит под угрозу безопасность, затрудняя обнаружение несанкционированных изменений данных. Если в базе данных существуют два идентичных хеш-кода (если такая возможность существует), это может замедлить извлечение данных и поставить под угрозу подлинность файлов.

Угроза безопасности данных

Если в хеш-функции высок риск конфликтов, это представляет небольшую угрозу безопасности данных. Злоумышленники могут использовать эту уязвимость в системе, создавая «вредоносные» различные входные данные, которые могут создавать один и тот же хеш-код, а затем использовать их для получения доступа к серверу или приложению. Идентичные хеш-коды также нарушают подлинность данных в базе данных и с большей вероятностью приводят к утечкам. Поэтому очень важно, чтобы хеш-функции содержали низкую вероятность коллизий, чтобы максимально защитить данные.

Хеширование в блокчейне

Представьте, что у вас есть волшебный набор кубиков Lego, которые склеиваются во время сборки. На каждом кирпиче черным маркером написана большая цифра. На квадратном красном кирпиче число 9. На длинном синем кирпиче 134. Вы строите башню, и когда вы щелкаете кирпичи вместе, они сливаются навсегда. Когда вы строите, вы понимаете, что строите не просто башню, а серию чисел, неразрывно слипшихся вместе: 9-134-45-6-09-3267-67.

Блокчейн похож на эту башню, за исключением того, что вместо кирпичей у вас есть блоки (единицы данных), а вместо чисел у вас есть хеш-коды. Когда блоки в цепочке блоков связаны, данные трудно удалить или изменить.

Хеширование играет важную роль в блокчейне по нескольким причинам:

* Хэш-коды уникальны и незаменимы, что обеспечивает целостность данных * Транзакции могут быть проверены быстро, с хэш-кодами, используемыми для справки в каждом случае * Высокий уровень защиты от несанкционированного доступа: любая попытка изменить данные в блоке приводит к изменению хэш-кода, который затем обнаруживается сетью

Хеширование в поисковых технологиях

Базы данных поисковых систем обычно обширны и содержат огромное количество данных. Вводимые людьми поисковые запросы могут существенно различаться. Когда пользователь вводит поисковый запрос в поле поиска на веб-сайте или в приложении, алгоритм поиска должен сработать и:

1. Распознать поисковый запрос
2. Определить единицы данных в базе данных, к которой он относится.
3. Мгновенно предлагать релевантные результаты из базы данных

Чтобы ускорить процесс извлечения данных и сделать результаты поиска более точными, поисковые системы с искусственным интеллектом, такие как Algolia, используют алгоритмы хеширования. Когда пользователь вводит поисковый запрос, алгоритм (хэш-функция) создает уникальный хеш-код, который связывается с соответствующей частью данных в базе данных поисковой системы. После создания этот хэш можно быстро найти и сопоставить с поисковым запросом, что позволит поисковой системе быстрее предоставлять точные результаты поиска.

В последние годы хеширование стало критически важным для быстрого получения точных длинных хвостов. поисковые запросы, которые попали в цель.

Итак, вот оно: хеширование во всей красе цифровых отпечатков пальцев. Не так соблазнительно, как картофельные оладьи, но (смеем сказать) важнее.

Готовы модернизировать поиск?

Хэши на основе нейронных сетей снижают барьер для поисковых технологий. Нейронное хеширование – это метод, позволяющий сжимать векторы без потери информации. Благодаря нейронному хешированию поиск на основе векторов выполняется так же быстро, как поиск по ключевым словам.

Нейронный поиск охватывает взаимосвязанные узлы- на основе «мышления» со стороны алгоритмических компонентов, известных как нейронные сети. Например, сверточная нейронная сеть или CNN, сетевая архитектура для глубокого обучения, превосходно справляется с поисковыми запросами. Он гибкий и хорошо работает, когда данные обучения системы и входные данные постоянно меняются, как это постоянно происходит в электронной коммерции. Дополнительный бонус: вместо того, чтобы создавать и обновлять правила для модели машинного обучения, вы можете начать с обученной нейронной сети, а затем модель может становиться все лучше «обучаемой», например, с точки зрения semantics.

Хотите узнать больше о том, как Algolia может помочь вам улучшить функциональность поиска и показатели конверсии, сохраняя при этом безопасность и аутентификацию ваших данных? Мы с нетерпением ждем вашего ответа, чтобы рассказать вам об успешной и прибыльной оптимизации поиска и обнаружения для вашего сайта или приложения.

:::информация Также опубликовано здесь.

:::