ハッシュとは (ハッシュとは) [単語記事]

ハッシュとは、あるデータが別のあるデータと一致しているかどうかを調べる際に使われる短いデータである。

曖昧さ回避

ゲーム「ライブ・ア・ライブ」に登場する架空のキャラクター。勇者ハッシュ 。
ゲーム「クロノ・トリガー」に登場する架空のキャラクター。賢者ハッシュ。
番号記号のこと。SNSの「ハッシュタグ」などで使われる。#。

概要

ハッシュとは、データの確認や探索に用いる小さなデータの事である。ハッシュ値は元データを何らかのルールで要約したものと捉えることができる。

ハッシュはある特定のアルゴリズムによって生成され、次のような場合に用いられる。

ダウンロードしたファイルが改竄されたり破損したりしていないかを確認する。
大量のデータから特定のデータを探す際の目印にする。（ハッシュテーブル）
パスワード自体を保存することなくパスワードの照合を行う。

ハッシュはその利用のされ方から、同じデータに対しては同じハッシュが生成されなければならない。また、その他にも以下の用件を満たすのが望ましい。

あるハッシュ値を出力するデータを意図的に生成することが十分に難しい
異なるデータに対してはできるだけ異なるハッシュが生成される
ハッシュの長さはできるだけ短い

圧縮と異なるのは、ハッシュは元となるデータが一致しているかどうかが分かれば良いので、データを復元できなくても良い点である。そのため、通常あるデータのハッシュはそのデータを圧縮したものよりも遥かにデータ量が少ない。また、元データを復元できないことから、暗号化とも異なる。暗号化では暗号化で生成されたデータからパスワードや秘密鍵を用いて復元できなければならない。

世の中には様々なハッシュアルゴリズムが存在するが、大まかに言うとデータ構造を作るためのハッシュと、暗号やセキュリティで用いるハッシュ(暗号的ハッシュという)があり、それぞれ特性が異なっている。

データ構造用のハッシュでは、良いハッシュを生成できるに越したことはないが、そのためにハッシュ自体の生成が遅くては本末転倒なため、性能と速度のバランスを取ったアルゴリズムが使用される。また生成される値の範囲も狭く、大体は4バイト整数にまとめられる。例 Mur mur Hash,Fowler-Noll-Vo hash,Je nki ns hashなど。

一方暗号的ハッシュでは、簡単にデータの衝突などが発生しては問題があるため、生成が遅くとも天文学的確率でしか同じハッシュ値を生成しないような工夫が重視される。生成される値もデータ構造用に比べると長く、20バイトから64バイト程度のものが使われる。また暗号的ハッシュではハッシュの値から元のデータを予測できてはならないという要件が必要である(例えば似たデータから似たようなハッシュが出ると、近場を総当りで探すことによって元の値を見つけられてしまうため)。例 SHA-256,SHA-512,SHA3-512など。またかつては使われていたが、今は脆弱性が見つかり使用されていないものとしてはMD5,SHA-1などがある。

簡単なハッシュの例

ハッシュがどういうものか理解するために、ごく簡単なハッシュの例を用いて説明しよう。

例えばハッシュアルゴリズムとして「文字列を一文字おきに取り出す」というものを考えよう。例えば、「ニコニコ動画」が元の文字列として与えられた場合、そのハッシュは「ニニ動」となる。このハッシュアルゴリズムを使って、「ニコニコ動画」という文字列が書かれたファイルが破損していないかどうかを確認できるようにするには、ハッシュである「ニニ動」という文字列が書かれたファイルをハッシュファイルとして提供すればよい。ユーザはダウンロードしたファイルの文字列を一字おきに取り出してハッシュファイルの内容と同じになるかどうかを調べることでダウンロードが成功したことを確認できる。

実際にはこのハッシュアルゴリズムは、「ニニ動」というハッシュが与えられたときに元データを推測しやすい（すぐに「ニコニコ動画」が元データであることが分かる）うえ、ハッシュが「ニニ動」となる他の有効な文字列をすぐに生成できる（例えば「ニフニフ動画」）、ハッシュの長さが元データの長さに対して長すぎる（ハッシュが元データの半分にしかならない）など、ハッシュとしては十分に使い勝手が良いとは言えない。実世界で広く使われているハッシュアルゴリズムは、数学的にこれらの問題を解決している。