# Хеш-функция

> Функция, отображающая данные произвольной длины в значение фиксированного размера; криптографические хеши (SHA-2, SHA-3, BLAKE3) защищают целостность, некриптографические ускоряют хеш-таблицы.

Источник: https://llmdocs.ru/wiki/hash-function/ · обновлено 2026-11-09 · лицензия CC BY-SA 4.0

- **Вход**: данные произвольной длины
- **Выход**: дайджест фиксированной длины (например, 256 бит)
- **Криптографические**: SHA-256, SHA-512, SHA-3, BLAKE2, BLAKE3
- **Устаревшие**: MD5, SHA-1 (найдены коллизии)
- **Некриптографические**: xxHash, MurmurHash, SipHash, CRC32
- **Стандарты**: FIPS 180-4 (SHA-2), FIPS 202 (SHA-3), ГОСТ Р 34.11-2012 «Стрибог»
**Хеш-функция** — функция, которая превращает данные любой длины в значение фиксированного размера, называемое **хешем**, **дайджестом** или **контрольной суммой**. Одинаковые входные данные всегда дают одинаковый хеш, а малейшее изменение входа меняет хеш до неузнаваемости. Хеш-функции бывают двух классов: **криптографические** (SHA-256, SHA-3, BLAKE3) гарантируют, что подделать данные с тем же хешем практически невозможно, и защищают целостность и подписи; **некриптографические** (xxHash, MurmurHash) просто быстро и равномерно распределяют ключи — например, в [хеш-таблицах](https://llmdocs.ru/wiki/hash-table.md).[1]

## Свойства криптографических хешей

| Свойство | Смысл |
|---|---|
| Стойкость к поиску прообраза | по хешу нельзя найти входные данные |
| Стойкость ко второму прообразу | для данного сообщения нельзя найти другое с тем же хешем |
| Стойкость к коллизиям | нельзя найти никакую пару разных сообщений с одинаковым хешем |
| Лавинный эффект | изменение одного бита меняет примерно половину бит хеша |

Коллизии неизбежно существуют (входов бесконечно много, выходов — конечное число), но найти их должно быть вычислительно невозможно. Из-за «парадокса дней рождения» для хеша длиной $n$ бит коллизия находится примерно за $2^{n/2}$ попыток, поэтому 256 бит дают 128-битную стойкость.

## История и семейства

- **MD5** (1992) — сломан: коллизии находятся за секунды; с 2008 года на его коллизиях подделывали сертификаты. Годится только для некриптографических контрольных сумм.
- **SHA-1** (1995) — практическая коллизия получена в 2017 году (атака SHAttered: два разных PDF с одинаковым хешем).[3] Браузеры и [Git](https://llmdocs.ru/wiki/git.md) уходят от него — Git переходит на SHA-256.
- **SHA-2** (2001) — SHA-224/256/384/512, основной стандарт сегодня.[1]
- **SHA-3** (2015) — победитель открытого конкурса NIST, алгоритм Keccak с иной конструкцией («губка»), запасной вариант на случай слабостей SHA-2.[2]
- **BLAKE2, BLAKE3** — быстрее SHA-2 на обычных процессорах; BLAKE3 распараллеливается на много ядер.[5]
- **«Стрибог»** (ГОСТ Р 34.11-2012) — российский стандарт, 256 и 512 бит.[7]

## Применение

- **Целостность файлов.** Публикуется хеш дистрибутива; пользователь сверяет его после загрузки. Пакетные менеджеры ([pip](https://llmdocs.ru/wiki/pip-pypi.md), npm, Cargo) фиксируют хеши зависимостей в lock-файлах.
- **Адресация по содержимому.** Git идентифицирует объекты по хешу, [образы контейнеров](https://llmdocs.ru/wiki/oci-image.md) — по дайджесту `sha256:…`, так же работают системы дедупликации и [бэкапов](https://llmdocs.ru/wiki/backup-3-2-1.md).
- **Цифровые подписи.** Подписывается не документ, а его хеш (см. [Криптография с открытым ключом](https://llmdocs.ru/wiki/public-key-cryptography.md)); на этом основаны сертификаты [TLS](https://llmdocs.ru/wiki/tls.md).
- **HMAC** — хеш с секретным ключом для проверки подлинности сообщений: подписи вебхуков, токены, API-запросы.[4]
- **Выработка ключей** (HKDF) и генерация псевдослучайных чисел.
- **Хранение паролей** — только специальными медленными функциями, а не обычными хешами (см. ниже).

```bash
sha256sum ubuntu.iso                      # Linux
shasum -a 256 ubuntu.iso                  # macOS
echo -n "hello" | sha256sum
# 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824
```

```python
import hashlib, hmac
hashlib.sha256(b"hello").hexdigest()
hashlib.blake2b(b"hello", digest_size=32).hexdigest()
sig = hmac.new(b"secret", b"payload", hashlib.sha256).hexdigest()
hmac.compare_digest(sig, received_sig)    # сравнение за постоянное время
```

## Частые ошибки

- **Хранить пароли как SHA-256.** Обычные хеши рассчитаны на скорость: видеокарта перебирает миллиарды вариантов в секунду. Для паролей нужны медленные функции с солью — bcrypt, scrypt, Argon2 (см. [Хранение паролей (bcrypt, Argon2)](https://llmdocs.ru/wiki/password-storage.md)).
- **Самодельный MAC** вида `sha256(key + message)` уязвим к атаке удлинения сообщения для SHA-2; нужно использовать HMAC.
- **Сравнение хешей через `==`** в проверке подписи даёт утечку по времени; нужно сравнение за постоянное время.
- **MD5 и SHA-1** в новых системах безопасности.

## Некриптографические хеши

Для хеш-таблиц, фильтров Блума, шардирования и проверки от случайных повреждений важна скорость, а не стойкость: xxHash, MurmurHash, CityHash, CRC32. Для таблиц со входом от пользователя применяют SipHash — он защищает от атак, специально создающих коллизии для замедления сервиса; его используют Python, Rust и другие языки.[6]

## См. также

- [Хеш-таблица](https://llmdocs.ru/wiki/hash-table.md)
- [Хранение паролей (bcrypt, Argon2)](https://llmdocs.ru/wiki/password-storage.md)
- [Криптография с открытым ключом](https://llmdocs.ru/wiki/public-key-cryptography.md)
- [Симметричное шифрование (AES, ChaCha20)](https://llmdocs.ru/wiki/symmetric-encryption.md)
- [Git](https://llmdocs.ru/wiki/git.md)

## Источники

1. [NIST FIPS 180-4 — Secure Hash Standard (SHA-2)](https://csrc.nist.gov/pubs/fips/180-4/upd1/final)
2. [NIST FIPS 202 — SHA-3 Standard](https://csrc.nist.gov/pubs/fips/202/final)
3. [Stevens et al. — The first collision for full SHA-1 (SHAttered, 2017)](https://shattered.io/)
4. [RFC 2104 — HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication](https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2104)
5. [BLAKE3 — specification](https://github.com/BLAKE3-team/BLAKE3-specs)
6. [Python — hashlib](https://docs.python.org/3/library/hashlib.html)
7. [ГОСТ Р 34.11-2012 — функция хэширования (RFC 6986)](https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6986)