Hashfunktion

Eine Hashfunktion ist eine Funktion H, die Eingabedaten beliebiger Länge auf eine Ausgabewertfolge fester Länge abbildet. Sie ist typischerweise deterministisch und effizient berechenbar. Kryptografische Hashfunktionen sollen zusätzlich gegen Umkehrung und gegen das Finden zweier verschiedener Eingaben mit gleichem Hashwert resistent sein.

Wichtige Eigenschaften sind Preimage-Resistenz, Second-Preimage-Resistenz und Kollisionsresistenz sowie eine festgelegte Ausgabelänge, häufig 256 oder 384 Bit. Nicht-kryptografische Hashfunktionen priorisieren Geschwindigkeit und Integrität über Sicherheit und bieten keine Garantien gegen Angriffe.

Bekannte kryptografische Hashfunktionen sind SHA-256, SHA-3 (Keccak) und BLAKE3; MD5 und SHA-1 gelten als veraltet. Viele Funktionen beruhen auf Konstruktionen wie Merkle-Damgård oder Sponge; letztere vermeiden einige Schwächen früherer Ansätze. Bestimmte Konstruktionen ermöglichen Length-Extension-Angriffe, weshalb Anwendungsfall und Implementierung sorgfältig gewählt werden müssen.

Anwendungen reichen von Datenintegrität und digitalen Signaturen über Passwortspeicherung (mit Salzen) bis hin zu Merkle-Bäumen und content addressing in verteilten Systemen. In der Praxis werden Hashfunktionen oft in HMAC oder Protokollen eingesetzt, um Integrität, Authentizität und Identität von Daten sicherzustellen.