Hash Algorithm(해시 알고리즘)의 정의와 Encryption Algorithm(암호화 알고리즘) 과의 차이

Hashing 이란 임의의 데이터를 고정된 길이의 구분되는 데이터로 매핑하는 과정을 말한다.

해시 알고리즘은 Computer Science 전반에 걸쳐 사용되는데 암호학적 Hash 또는 자료구조로써 해시테이블에서 구별된 인덱스를 나타내기 위한 도구로도 사용된다.

해시 알고리즘의 특징은 다음과 같다.

(1) 단방향(One-way) : 해시 알고리즘은 데이터를 단방향으로 변경하며, 그 역연산은 계산이 사실상 불가능하다. 

이는 수학적으로 "One-way Function" 을 사용하기 때문이며, 이 함수는 충분히 큰 가능한 경우의 수에 대해 다항 시간 안에 입력을 구하기 어렵게 한다.

* 물론 현재 수학적으로 정의된 One-way Function 이 실제 일방향인지는 증명되지 않았다. 그렇기 때문에 해시 알고리즘은 뚫린 알고리즘이 있을 수 있다.

만약 수학적으로 One-way Function 이 실제로 역방향 연산이 불가능한지가 증명된다면 가장 큰 수학적 난제가 풀리는 상황이며, 이는 P != NP 문제를 증명하는 셈이 된다.

(2) 임의성(Randomness) : 해시 알고리즘은 일정한 포맷을 기준으로 데이터의 변경에 따라 유추할 수 없게 임의로 인코딩된다. 

값 하나만 바뀌어도 전체 해시 값은 이전과 아예 다른 방향으로 패턴이 만들어진다.

(3) 공개된 함수(Hash function) : 해시 알고리즘은 아무나 알수없는 키값을 가지는 것이 아닌 모두에게 공유된 해시 함수(Hash function)을 사용한다. 이 말은 공격하는 측도 함수를 알고 있다는 뜻이다. 

대신 암호화와 다른 부분이므로 매우 빠른 속도로 함수가 수행된다.

Hash Algorithm 은 단방향인만큼 해커가 공격 시에 역추적을 시도하는 일은 거의 없다. 

대신 주로 공격할 때에는 입력값을 다변화해서 Brute-Force 를 적용하거나 특정 키를 바탕으로 범위를 축소하는 방향으로 공격이 이루어진다.

이런 점을 보완하기 위해 대부분의 Hash Algorithm 은 알고리즘을 여러번 수행하거나 해시와 암호화 알고리즘을 같이 병행해서 수행하거나 임의의 키값(Salt) 를 추가하기도 한다.

반면, 암호화 알고리즘은 양방향성을 지닌다.

암호화 알고리즘을 위해선 암호화(Encrypt)에 쓰이는 Key 가 필요하며, Key 와 사용자 데이터를 알고리즘을 통해 묶어서 암호문을 생성해낸다.

역으로 암호문은 Key 를 통해 복호화(Decrypt)되며 사용자 데이터를 꺼낼 수 있게 주어진다.

암호화는 해시 알고리즘과 달리 데이터의 인덱싱보다는 전달에 의미를 두기 때문에 좀 더 복잡하며 보안을 위한 다양한 방법이 수반된다.

실제 보안에서는 암호학적 해시 알고리즘은 암호화에 주로 같이 사용된다.

유명한 암호화 해시 알고리즘으로는 SHA-1, SHA-256, SHA-512, MD5 등이 있으며, 해시 값을 만들어내는 Hash function 자체로는 Murmur hash 가 있다.