การแฮช

ฟังก์ชันแฮช รับข้อมูลนำเข้าขนาดใดก็ได้ แล้วสร้างผลลัพธ์ขนาดคงที่ที่เรียกว่า ไดเจสต์ ข้อมูลนำเข้าเดียวกันจะให้ไดเจสต์เดิมเสมอ

สิ่งสำคัญคือ การทำแฮชเป็นการดำเนินการแบบ ทางเดียว คุณไม่สามารถย้อนทางคณิตศาสตร์จากไดเจสต์กลับไปเป็นข้อมูลนำเข้าดั้งเดิมได้ นี่คือสิ่งที่ทำให้แฮชแตกต่างจากทั้งการเข้ารหัสรูปแบบและการเข้ารหัสลับ

ฟังก์ชันแฮชเชิงเข้ารหัสควรมีคุณสมบัติดังนี้:

• กำหนดแน่นอน: ข้อมูลนำเข้าเดียวกันให้ผลลัพธ์เดียวกัน
• คำนวณได้รวดเร็ว (สำหรับการทำแฮชทั่วไป) แต่ควรช้าสำหรับการทำแฮชรหัสผ่าน
• ต้านทานการหาข้อมูลต้นทาง: เมื่อมีไดเจสต์แล้ว จะไม่สามารถค้นหาข้อมูลนำเข้าได้
• ต้านทานการชนกัน: การหาข้อมูลนำเข้าสองชุดที่ให้ไดเจสต์เดียวกันทำได้ยาก
• เอฟเฟกต์หิมะถล่ม: การเปลี่ยนเพียงหนึ่งบิตจะทำให้บิตผลลัพธ์ประมาณครึ่งหนึ่งเปลี่ยน

MD5 สร้างไดเจสต์ขนาด 128 บิต (อักขระเลขฐานสิบหก 32 ตัว) ทำงานรวดเร็วและเคยใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ ถูกทำลายในเชิงการเข้ารหัส แล้ว เนื่องจากมีการโจมตีให้เกิดการชนกันที่ใช้ได้จริง

ห้ามใช้ MD5 เพื่อความปลอดภัย คุณยังคงพบ MD5 ในผลรวมตรวจสอบไฟล์และระบบเก่า ซึ่งทำให้เป็นเป้าหมายที่พบบ่อยระหว่างการประเมิน

ตระกูล SHA (อัลกอริทึมแฮชที่ปลอดภัย) มีความแข็งแกร่งกว่า:

• SHA-1: 160 บิต ปัจจุบันถือว่าถูกทำลายแล้ว (การโจมตีการชนกัน “SHADOW HAMMER” / SHAttered) ควรหลีกเลี่ยง
• SHA-2: ประกอบด้วย SHA-256 และ SHA-512 ใช้งานอย่างแพร่หลายและยังปลอดภัยในปัจจุบัน
• SHA-3: การออกแบบที่ใหม่กว่า ซึ่งอาศัย Keccak และเป็นทางเลือกนอกเหนือจาก SHA-2

การเข้ารหัสลับสามารถย้อนกลับได้ด้วยคีย์ แต่การทำแฮชย้อนกลับไม่ได้เลย นี่คือเหตุผลที่ใช้แฮชเพื่อจัดเก็บรหัสผ่าน เพราะเซิร์ฟเวอร์ไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลต้นฉบับ

เมื่อคุณเข้าสู่ระบบ เซิร์ฟเวอร์จะแฮชสิ่งที่คุณพิมพ์ แล้วเปรียบเทียบกับแฮชที่จัดเก็บไว้ หากตรงกัน คุณจะได้รับการตรวจสอบสิทธิ์ รหัสผ่านแบบข้อความต้นฉบับจะไม่ถูกจัดเก็บ

เนื่องจากการแฮชให้ผลลัพธ์ที่แน่นอน ค่าแฮชของคำว่า 'รหัสผ่าน' จึงเหมือนกันสำหรับผู้ใช้ทุกคน ผู้โจมตีจะคำนวณตารางค้นหาขนาดใหญ่ล่วงหน้า ซึ่งจับคู่ค่าไดเจสต์กับข้อความต้นฉบับ โดยเรียกตารางเหล่านี้ว่า ตารางค้นหาเรนโบว์

หากผู้ใช้สองคนใช้รหัสผ่านเดียวกัน ค่าแฮชที่จัดเก็บไว้ก็จะเหมือนกัน ทำให้ข้อเท็จจริงนี้รั่วไหล ค่าแฮชแบบเร็วทั่วไปอย่าง MD5 หรือ SHA-256 เพียงอย่างเดียวจึงไม่เหมาะสำหรับรหัสผ่าน

ค่าสุ่ม คือค่าที่สุ่มและไม่ซ้ำกัน ซึ่งเติมลงในรหัสผ่านแต่ละรายการก่อนการแฮช ผลที่ได้คือ:

• รหัสผ่านที่เหมือนกันจะให้ค่าแฮชที่แตกต่างกัน
• ตารางค้นหาเรนโบว์ที่คำนวณไว้ล่วงหน้าจะใช้การไม่ได้

ค่าสุ่มจะจัดเก็บไว้ร่วมกับค่าแฮช โดยไม่จำเป็นต้องเก็บเป็นความลับ หน้าที่ของค่าสุ่มคือทำให้ค่าแฮชทุกค่ามีเอกลักษณ์ และบังคับให้ผู้โจมตีต้องถอดรหัสทีละค่า

bcrypt ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการจัดเก็บรหัสผ่าน โดยตั้งใจให้ทำงาน ช้า และมี ปัจจัยต้นทุน ที่กำหนดค่าได้ ซึ่งทำให้การคำนวณช้าลงเมื่อฮาร์ดแวร์มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

ค่าแฮชของ bcrypt จะฝังอัลกอริทึม ต้นทุน และค่าสุ่มไว้ในสตริงเดียว ความช้าถือเป็นคุณสมบัติ เพราะช่วยจำกัดความเร็วที่ผู้โจมตีจะลองเดาได้

นอกจาก bcrypt แล้ว ตัวเลือกสมัยใหม่สำหรับการแฮชรหัสผ่านยังมี:

• scrypt: ใช้หน่วยความจำสูงในการคำนวณ จึงต้านทานการโจมตีด้วย GPU และ ASIC
• Argon2: ผู้ชนะการแข่งขันการแฮชรหัสผ่าน และปรับค่าเวลาและหน่วยความจำได้ จึงเป็นตัวเลือกสมัยใหม่ที่แนะนำ
• PBKDF2: ใช้ค่าแฮชแบบเร็วคำนวณซ้ำหลายพันรอบ ยอมรับได้ แต่ปลอดภัยน้อยกว่าสองตัวเลือกข้างต้น

นอกจากใช้กับรหัสผ่านแล้ว ค่าแฮชยังใช้ตรวจสอบ ความถูกต้องครบถ้วน ได้ด้วย HMAC (รหัสยืนยันข้อความที่อิงแฮช) จะรวมค่าแฮชเข้ากับกุญแจลับ เพื่อยืนยันทั้งความถูกต้องครบถ้วนและแหล่งที่มาของข้อความ

ค่าตรวจสอบไฟล์ ซึ่งมักใช้ SHA-256 ช่วยให้คุณตรวจสอบได้ว่าการดาวน์โหลดนั้นไม่ถูกแก้ไข ผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยจะใช้ค่าตรวจสอบที่ไม่ตรงกันเป็นสัญญาณว่าไฟล์ถูกดัดแปลงหรือเป็นอันตราย

ในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัย คุณจะพบค่าแฮชอยู่เสมอ:

• /etc/shadow บน Linux จัดเก็บค่าแฮชรหัสผ่านที่เติมค่าสุ่ม โดยมีคำนำหน้าอย่าง $6$ (SHA-512) หรือ $2b$ (bcrypt)
• Windows จัดเก็บค่าแฮช NTLM ไว้ในฐานข้อมูล SAM
• แอปพลิเคชันเว็บจัดเก็บรหัสผ่านที่แฮชแล้วไว้ในตารางผู้ใช้

การสังเกตคำนำหน้าจะบอกอัลกอริทึมและแนวทางการถอดรหัสที่ควรใช้ได้ทันที

โปรดเลือกตัวเลือกที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับการจัดเก็บรหัสผ่านผู้ใช้

ขณะนี้คุณเข้าใจเรื่องการแฮชแล้ว:

• การแฮชเป็นการแปลงข้อมูลแบบ ทางเดียว ที่มีขนาดคงที่และให้ผลลัพธ์แน่นอน แตกต่างจากการเข้ารหัสข้อมูลและการเข้ารหัสลับ
• MD5 และ SHA-1 ไม่ปลอดภัยแล้ว สำหรับความถูกต้องครบถ้วนทั่วไปให้ใช้ SHA-256
• สำหรับรหัสผ่าน ให้ใช้อัลกอริทึมที่ทำงานช้าและเติมค่าสุ่ม เช่น bcrypt, scrypt หรือ Argon2
• ค่าสุ่ม ช่วยป้องกันตารางค้นหาเรนโบว์ ส่วน HMAC เพิ่มการตรวจสอบความถูกต้องด้วยกุญแจ

ต่อไปคุณจะได้สำรวจการเข้ารหัสแบบสมมาตรและแบบไม่สมมาตรด้วย AES และ RSA