해시 함수(Hash Function) 정리

1. 해시 함수란?

해시 함수는 임의 크기의 데이터를 입력하면 고정된 크기의 해시 값(또는 해시 코드)을 출력하는 함수입니다. 입력값이 아무리 커도 출력값은 항상 고정된 길이를 가지며, 작은 변화가 있더라도 완전히 다른 해시 값을 생성합니다.

2. 해시 함수의 특징

1. 단방향성: 해시 값을 보고 원래의 입력값을 알아내는 것이 매우 어렵거나 불가능합니다. 이를 단방향성이라 하며, 해시 함수의 중요한 특성입니다.
2. 충돌 저항성: 서로 다른 두 입력값이 같은 해시값을 가지는 상황을 충돌이라고 하며, 이를 피할 수 있도록 설계되어 있습니다. 충돌이 발생하지 않도록 하는 것은 해시 함수의 또 다른 중요한 특성입니다.
3. 고정된 출력 길이: 입력값의 크기와 관계없이 출력되는 해시값의 길이는 고정되어 있습니다. 예를 들어, SHA-256 해시 함수는 항상 256비트 길이의 해시값을 출력합니다.
4. 작은 변화에 큰 변화: 입력값이 조금만 달라져도 출력값인 해시값은 완전히 다르게 변합니다. 이를 눈사태 효과라고 합니다.

3. 해시 함수의 용도

1. 데이터 무결성 확인: 파일이나 데이터가 전송 중에 손상되었는지 확인할 수 있습니다. 원본 데이터와 전송 후 데이터를 각각 해시 함수에 넣어 같은 해시값이 나오는지 비교합니다.
2. 비밀번호 저장: 비밀번호를 해시값으로 변환하여 데이터베이스에 저장하고, 비밀번호가 노출되더라도 원본을 알아낼 수 없게 보안성을 높입니다.
3. 디지털 서명 및 인증: 해시 함수는 디지털 서명이나 전자 서명에 사용되어 데이터를 안전하게 인증할 수 있도록 돕습니다.
4. 블록체인: 블록체인의 각 블록은 이전 블록의 해시값을 포함하여 연결되므로, 해시 함수는 블록체인에서 중요한 역할을 합니다.

4. 대표적인 해시 함수

1. MD5 (Message Digest Algorithm 5):
   • 128비트 해시값을 생성하는 알고리즘.
   • 한때 널리 사용되었으나, 보안 취약성으로 인해 더 이상 권장되지 않습니다.
2. SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1):
   • 160비트 해시값을 생성하는 알고리즘.
   • 충돌 취약성으로 인해 더 이상 보안 목적으로 사용되지 않습니다.
3. SHA-2 (Secure Hash Algorithm 2):
   • SHA-256, SHA-512 등의 변형이 있으며, 현재 많이 사용되는 보안 해시 알고리즘입니다.
   • SHA-256은 256비트 해시값을 생성합니다.
4. SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3):
   • Keccak 알고리즘을 기반으로 만들어진 해시 함수.
   • SHA-2의 대안으로 사용될 수 있으며, 보안성이 강화되었습니다.

5. 해시 함수의 주요 적용 분야

• 파일 무결성 검사: 파일 전송 후 원본과 동일한지 확인.
• 암호화 및 인증: 비밀번호 해싱, 디지털 서명, 전자 서명.
• 데이터 검색: 해시 테이블을 사용해 데이터 검색을 빠르게 처리.
• 블록체인: 데이터 블록 간의 연결을 안전하게 관리.