Лекція 40. Хешування і шифрування

Рівень 7: Вартовий цифрової фортеці

Марко, сьогодні ми не просто вивчимо новий термін — ми відкриємо ще один шар того, як насправді працює комп’ютер.

Що ми сьогодні розкриємо

відрізняти hash від encryption
зрозуміти цифровий відбиток даних
порахувати SHA-256 для вигаданого рядка й файлу

Зв’язок з попередніми лекціями

У цій лекції ми використаємо знання про безпеку з лекції 39, щоб навчитися відрізняти шифрування від хешування.

Шифрування має шлях назад із ключем

При шифруванні дані перетворюються на шифротекст, а той, хто має правильний ключ і алгоритм, може їх розшифрувати. Це потрібно, коли інформацію треба зберегти секретною, але пізніше прочитати.

Хеш — односторонній цифровий відбиток

Хеш-функція бере дані будь-якого розміру й створює значення фіксованої довжини. Для криптографічних хешів ми очікуємо, що практично неможливо відновити початкові дані лише з хешу та дуже складно підібрати інші дані з тим самим відбитком.

Хешування не є «шифруванням без ключа». Мета інша.

graph LR
    subgraph Шифрування
        SE["Дані: СЕКРЕТ"] -->|"ключ"| SENC["Шифротекст
(не читається)"]
        SENC -->|"той самий ключ"| SDEC["Знову: СЕКРЕТ"]
    end

    subgraph Хешування
        HE["Дані: СЕКРЕТ"] --> H["Хеш-функція"] --> HH["Відбиток f3a1…
(фіксована довжина)"]
        HH --> REST["← назад неможливо →"]
    end

    style SENC fill:#fce4ec
    style HH fill:#fff3e0
    style REST fill:#e8f5e9

Маленька зміна — зовсім інший відбиток

Якщо змінити один символ у файлі, SHA-256 зазвичай зміниться кардинально. Саме тому хеші корисні для перевірки цілісності: «чи байти залишилися тими самими?»

Приклади

Приклад 1

Архів із сайту може мати опублікований SHA-256. Після завантаження користувач рахує свій хеш і порівнює значення.

Приклад 2

Марко і марко — різні байти, тому їхні SHA-256 будуть зовсім різні.

Приклад 3

Зберігання паролів у реальних системах вимагає спеціальних password-hashing алгоритмів із salt і параметрами вартості; простий SHA-256 сам по собі для бази паролів не підходить. Ми не будуємо систему логіну в цій лекції.

Python-лабораторія: цифровий відбиток

import hashlib

text = "training-message"
data = text.encode("utf-8")
digest = hashlib.sha256(data).hexdigest()

print("Текст:", text)
print("SHA-256:", digest)

Потім зміни лише одну літеру й порівняй хеші.

Для навчального файлу Linux також часто має:

sha256sum ~/marko-lab/files/hello.txt

Місія для Марка

Виконай місію по черзі. Якщо щось не виходить — спочатку перечитай приклад вище й спробуй знайти, на якому кроці результат відрізняється.

порахуй SHA-256 для двох рядків, що відрізняються одним символом
порахуй хеш hello.txt через sha256sum
додай один символ у копію файлу та порівняй хеш
поясни, чому hash і encryption мають різні цілі
назви задачу, де корисно перевірити хеш файлу

Перевір себе

Чи можна нормальним способом «розшифрувати» криптографічний хеш назад?
Для чого потрібен ключ у шифруванні?
Чому зміна одного байта важлива для хешу?
Для чого sha256sum?
Чому простий SHA-256 не є правильним способом самостійно будувати сховище паролів?

Терміни однією фразою

Шифрування (encryption) — перетворення даних на незрозумілі без ключа.
Ключ — секретне значення для шифрування/розшифрування.
Хеш (hash) — односторонній відбиток фіксованої довжини.
SHA-256 — популярний криптографічний алгоритм хешування.
Цілісність (integrity) — стан, коли байти даних залишилися незмінними.
Соль (salt) — додаткове випадкове значення для ускладнення підбору паролів.
sha256sum — Linux-команда, що рахує SHA-256 для файлу.

Чек-лист перед наступною лекцією

Чи можеш ти пояснити різницю між хешуванням та шифруванням?
Чи знаєш ти, як працює хеш-функція SHA-256?
Чи розумієш ти, для чого використовуються хеші у безпеці?

Що потрібно винести з лекції

шифрування захищає секретність і має контрольований шлях розшифрування
хешування створює односторонній відбиток
хеш корисний для перевірки цілісності даних

Хакерський принцип: не запам’ятовуй магічні слова. Намагайся пояснити своїми словами, що відбулося і чому.