MD5 Hashing
MD5 is a widely used cryptographic hash function producing a 128-bit (16-byte) hash value, typically expressed in text format as a 32 digit hexadecimal number — Wikipedia.
This system is commonly used to check the integrity of files (like downloads). The way MD5 hashes are created, any slight variation in a file creates a new hash that is completely different than the previous, making changes in files (e.g. corruption in download or tampering) very apparent.
Creating an MD5 hash is very simple, as there are multiple online tools like md5-creator and even a command line tool md5sum which will quickly create a sum from input.
Detecting
MD5 hashes are very standard, as they are always 128 bits, or 32-character strings.
Закат эпохи алгоритма MD5?
Хеш-функция — функция, осуществляющая преобразование массива входных данных произвольной длины в выходную битовую строку установленной длины, выполняемое определенным алгоритмом. Преобразование, производимое хеш-функцией, называется хешированием. Результат преобразования называется хешем.
Хеш-функции применяются в следующих случаях:
При поиске дубликатов в последовательностях наборов данных.
При построении уникальных идентификаторов для наборов данных.
При вычислении контрольных сумм от данных для последующего обнаружения в них ошибок, возникающих при хранении и передаче данных.
При сохранении паролей в системах защиты в виде хеш-кода (для восстановления пароля по хеш-коду требуется функция, являющаяся обратной по отношению к использованной хеш-функции).
При выработке электронной подписи (на практике часто подписывается не само сообщение, а его хеш-образ).
С точки зрения математики, контрольная сумма является результатом хеш-функции, используемой для вычисления контрольного кода — небольшого количества бит внутри большого блока данных, например, сетевого пакета или блока компьютерного файла, применяемого для обнаружения ошибок при передаче или хранении информации. Значение контрольной суммы добавляется в конец блока данных непосредственно перед началом передачи или записи данных на какой-либо носитель информации. Впоследствии оно проверяется для подтверждения целостности данных. Популярность использования контрольных сумм для проверки целостности данных обусловлена тем, что подобная проверка просто реализуема в двоичном цифровом оборудовании, легко анализируется и хорошо подходит для обнаружения общих ошибок, вызванных наличием шума в каналах передачи данных.
MD5 — алгоритм хеширования, разработанный профессором Рональдом Л. Ривестом из Массачусетского технологического института в 1991 году. Предназначен для создания контрольных сумм или «отпечатков» сообщения произвольной длины и последующей проверки их подлинности. Алгоритм MD5 основан на алгоритме MD4.
Как работает протокол?
Утилита md5sum, предназначенная для хеширования данных заданного файла по алгоритму MD5, возвращает строку. Она состоит из 32 цифр в шестнадцатеричной системе счисления (016f8e458c8f89ef75fa7a78265a0025).
То есть хеш, полученный от функции, работа которой основана на этом алгоритме, выдает строку в 16 байт (128) бит. И эта строка включает в себя 16 шестнадцатеричных чисел. При этом изменение хотя бы одного ее символа приведет к последующему бесповоротному изменению значений всех остальных битов строки.
В данном алгоритме предполагается наличие 5 шагов, а именно:
Добавление длины сообщения
Вычисление в цикле
На первом шаге “Выравнивание потока” сначала дописывают единичный бит в конец потока, затем необходимое число нулевых бит. Входные данные выравниваются так, чтобы их новый размер был сравним с 448 по модулю 512. Выравнивание происходит, даже если длина уже сравнима с 448.
На втором шаге в оставшиеся 64 бита дописывают 64-битное представление длины данных до выравнивания. Сначала записывают младшие 4 байта. Если длина превосходит то дописывают только младшие биты. После этого длина потока станет кратной 512. Вычисления будут основываться на представлении этого потока данных в виде массива слов по 512 бит.
На третьем для вычислений используются четыре переменные размером 32 бита и задаются начальные значения в 16-ричном виде. В этих переменных будут храниться результаты промежуточных вычислений.
Во время 4-го шага “Вычисление в цикле” происходит 4 раунда, в которых сохраняются значения, оставшиеся после операций над предыдущими блоками. После всех операций суммируются результаты двух последних циклов. Раундов в MD5 стало 4 вместо 3 в MD4. Добавилась новая константа для того, чтобы свести к минимуму влияние входного сообщения. В каждом раунде на каждом шаге и каждый раз константа разная. Она суммируется с результатом и блоком данных. Результат каждого шага складывается с результатом предыдущего шага. Из-за этого происходит более быстрое изменение результата. Изменился порядок работы с входными словами в раундах 2 и 3.
В итоге на 5-ом шаге мы получим результат вычислений, который находится в буфере это и есть хеш. Если выводить побайтово, начиная с младшего байта первой переменной и закончив старшим байтом последней, то мы получим MD5-хеш.
Уязвимости MD5
Алгоритм MD5 уязвим к некоторым атакам. Например, возможно создание двух сообщений с одинаковой хеш-суммой.
На данный момент существуют несколько видов взлома хешей MD5 — подбора сообщения с заданным хешем:
Перебор по словарю
При этом методы перебора по словарю и brute-force могут использоваться для взлома хеша других хеш-функций (с небольшими изменениями алгоритма). RainbowCrack требует предварительной подготовки радужных таблиц, которые создаются для заранее определённой хеш-функции. Поиск коллизий специфичен для каждого алгоритма. Рассмотрим каждый вид «взлома» по отдельности.
Атаки переборного типа
В криптографии атака полного перебора или исчерпывающий поиск ключей это стратегия, которая теоретически может быть использована против любых зашифрованных данных. Злоумышленник, который не может воспользоваться слабостью в системе шифрования, реализовывает атаку подобного типа. Она включает в себя систематическую проверку всех возможных ключей, пока не будет найден правильный. В худшем случае для взлома сообщения потребуется задействовать всю вычислительную мощность.
Перебор по словарю — атака на систему защиты, применяющая метод полного перебора предполагаемых паролей, используемых для аутентификации, осуществляемого путём последовательного пересмотра всех слов (паролей в чистом виде) определённого вида и длины из словаря с целью последующего взлома системы и получения доступа к секретной информации.
Как видно из определения, атаки по словарю являются атаками полного перебора. Единственное отличие состоит в том, что данные атаки обычно более эффективны так как становится не нужным перебирать все комбинации символов, чтобы добиться успеха. Злоумышленники используют обширные списки наиболее часто используемых паролей таких как, имена домашних животных, вымышленных персонажей или конкретно характерных слов из словаря – отсюда и название атаки. Однако если пароль действительно уникален (не является комбинацией слов), атака по словарю не сработает. В этом случае использование атаки полного перебора единственный вариант.
Для полного перебора или перебора по словарю можно использовать программы PasswordsPro, MD5BFCPF, John the Ripper. Для перебора по словарю существуют готовые словари.
RainbowCrack
Это ещё один метод взлома хеша. Он основан на генерировании большого количества хешей из набора символов, чтобы по получившейся базе вести поиск заданного хеша.
Радужные таблицы состоят из хеш-цепочек и более эффективны, чем предыдущий упомянутый тип атак, поскольку они оптимизируют требования к хранению, хотя поиск выполняется немного медленнее. Радужные таблицы отличаются от хеш-таблиц тем, что они создаются с использованием как хеш-функций, так и функций редукции.
Цепочки хешей — метод для уменьшения требования к объёму памяти. Главная идея — определение функции редукции R, которая сопоставляет значениям хеша значения из таблицы. Стоит отметить, что R не является обращением хеш-функции.
Радужные таблицы являются развитием идеи таблицы хеш-цепочек. Функции редукции применяются по очереди, перемежаясь с функцией хеширования.
Использование последовательностей функций редукции изменяет способ поиска по таблице. Поскольку хеш может быть найден в любом месте цепочки, необходимо сгенерировать несколько различных цепочек.
Существует множество систем взлома паролей и веб-сайтов, которые используют подобные таблицы. Основная идея данного метода — достижение компромисса между временем поиска по таблице и занимаемой памятью. Конечно, использование радужных таблиц не гарантирует 100% успеха взлома систем паролей. Но чем больше набор символов, используемый для создания радужной таблицы, и чем продолжительнее хеш-цепочки, тем больше будет шансов получить доступ к базе данных исходных паролей.
Коллизии MD5
Коллизия хеш-функции — это получение одинакового значения функции для разных сообщений и идентичного начального буфера. В отличие от коллизий, псевдоколлизии определяются как равные значения хеша для разных значений начального буфера, причём сами сообщения могут совпадать или отличаться. В 1996 году Ганс Доббертин нашёл псевдоколлизии в MD5, используя определённые инициализирующие векторы, отличные от стандартных. Оказалось, что можно для известного сообщения построить второе такое, что оно будет иметь такой же хеш, как и исходное. С точки зрения математики, это означает следующее:
где — начальное значение буфера, а и — различные сообщения.
MD5 был тщательно изучен криптографическим сообществом с момента его первоначального выпуска и до 2004 года демонстрировал лишь незначительные недостатки. Однако летом 2004 года криптографы Ван Сяоюнь и Фэн Дэнго продемонстрировали алгоритм способный генерировать MD5-коллизии с использованием стандартного вектора инициализации.
Позже данный алгоритм был усовершенствован, как следствие время поиска пары сообщений значительно уменьшилось, что позволило находить коллизии с приемлемой вычислительной сложностью. Как оказалось, в MD5 вопрос коллизий не решается.
Безопасное использование MD5
MD5 – до сих пор является одним из самых распространенных способов защитить информацию в сфере прикладных исследований, а также в области разработки веб-приложений. Хеш необходимо обезопасить от всевозможных хакерских атак.
Информационная энтропия
Энтропия
Надежность и сложность пароля в сфере информационных технологий обычно измеряется в терминах теории информации. Чем выше информационная энтропия, тем надежнее пароль и, следовательно, тем труднее его взломать.
Чем длиннее пароль и чем больше набор символов, из которого он получен, тем он надежнее. Правда вместо количества попыток, которые необходимо предпринять для угадывания пароля, принято вычислять логарифм по основанию 2 от этого числа, и полученное значение называется количеством «битов энтропии» в пароле. При увеличении длины пароля на один бит количество возможных паролей удвоится, что сделает задачу атакующего в два раза сложнее. В среднем, атакующий должен будет проверить половину из всех возможных паролей до того, как найдет правильный. В качестве наилучшей практики должно выполняться предварительное требование: приложение настаивает на том, чтобы пользователь использовал надежный пароль в процессе регистрации.
Добавление “соли” к паролю
Одна из наиболее распространенных причин успешных атак заключается в том, что компании не используют добавление соли к исходному паролю. Это значительно облегчает хакерам взлом системы с помощью атак типа радужных таблиц, особенно учитывая тот факт, что многие пользователи используют очень распространенные, простые пароли, имеющие одинаковые хеши.
Сольэто вторичный фрагмент информации, состоящий из строки символов, которые добавляются к открытому тексту (исходному паролю пользователя), а затем хешируется. Соление делает пароли более устойчивыми к атакам типа радужных таблиц, так как подобный пароль будет иметь более высокую информационную энтропию и, следовательно, менее вероятное существование в предварительно вычисленных радужных таблицах. Как правило, соль должна быть не менее 48 бит.
Декодирование кода MD5
Иногда при работе с компьютером или поврежденными базами данных требуется декодировать зашифрованное с помощью MD5 значение хеша.
Удобнее всего использовать специализированные ресурсы, предоставляющие возможность сделать это online:
md5.web-max.ca данный сервис обладает простым и понятным интерфейсом. Для получения декодированного значения нужно ввести хеш и заполнить поле проверочной капчи;
msurf.ru данный ресурс имеет простой русскоязычный интерфейс. Его функционал позволяет не только расшифровывать значения хеш-кодов, но и создавать их.
Если присмотреться к значениям декодинга, то становится понятно, что процесс расшифровки почти не дает результатов. Эти ресурсы представляют собой одну или несколько объединенных между собой баз данных, в которые занесены расшифровки самых простых слов.
При этом данные декодирования хеша MD5 даже такой распространенной части пароля, как «админ», нашлись лишь в одной базе. Поэтому хеши паролей, состоящих из более сложных и длинных комбинаций символов, практически невозможно расшифровать.
Создание хеша MD5 является односторонним процессом. Поэтому не подразумевает обратного декодирования первоначального значения.
Заключение
Как уже отмечалось ранее, основная задача любой функции хеширования сообщений производить образы, которые можно считать относительно случайными. Чтобы считаться криптографически безопасной, хэш-функция должна отвечать двум основным требованиям. Во-первых, злоумышленник не может сгенерировать сообщение, соответствующее определенному хеш-значению. Во-вторых, невозможно создать два сообщения, которые производят одно и то же значение (коллизии в MD5).
К сожалению, выяснилось, что алгоритм MD5 не способен отвечать данным требованиям. IETF (Internet Engineering Task Force) рекомендовала новым проектам протоколов не использовать MD5, так как исследовательские атаки предоставили достаточные основания для исключения использования алгоритма в приложениях, которым требуется устойчивость к различного рода коллизиям.
Хеши MD5 больше не считаются безопасными, и их не рекомендовано использовать для криптографической аутентификации.
Как узнать контрольную сумму файла в Windows
При скачивании ISO образов и архивов больших размеров всегда есть вероятность получить «битый» файл. Во времена Dial-UP такое было сплошь и рядом. И хотя сейчас такое случается намного реже, чтобы убедиться, что перед вами «оригинальный» файл придумали контрольные суммы, которые вычисляются на основе содержимого и позволяют заметить несоответствие даже одного байта.
То есть, если вы измените один байт в проверяемом файле, то и контрольная сумма такого файла так же изменится.
Для чего нужны контрольные суммы
У контрольных сумм две задачи:
- Убедиться, что файл скачался корректно.
- Убедиться, что файл не был изменен злоумышленниками.
Зная контрольную сумму оригинала, можно проверить является ли ваша копия подлинной.
Как вычислить контрольную сумму он-лайн
Контрольную сумму можно проверить он-лайн. Но я не буду рекомендовать этот способ, так как если размер вашего файла несколько ГигаБайт, то это займет много времени и всегда есть вероятность ошибки при передаче файла. Кроме того делиться своими файлами со сторонними сервисами не правильно.
Как узнать контрольную сумму файла в Windows
Разумнее вычислить контрольную сумму локально на своем компьютере. Это быстро и конфиденциально. В этой статье я опишу несколько способов получения контрольных сумм, как с помощью сторонних программ, так и непосредственно с помощью самой операционной системы Виндовс.
Файловый менеджер Total Commander
Total Commander — это популярный файловый менеджер, работающий на платформах Microsoft Windows и Android. В нем есть встроенная функция вычисления контрольных сумм.
После чего вы можете выбрать один из алгоритмом вычисления контрольных сумм.
По-умолчанию Total Commander создает файл с именем проверяемого и с расширением по имени выбранного алгоритма расчета контрольной суммы.
Файловый архиватор 7-Zip
7-Zip — свободный, бесплатный файловый архиватор с высокой степенью сжатия данных. Он поддерживает несколько алгоритмов сжатия и множество форматов данных, включая собственный формат 7z c высокоэффективным алгоритмом сжатия LZMA.
Этот архиватор имеет встроенную функцию вычисления контрольных сумм. Запустить ее можно прямо из контекстного меню Windows:
Если выбрать «звездочку», то программа подсчитает сразу несколько контрольных сумм:
Полученные данные можно выделить и скопировать в текстовый документ.
Как подсчитать контрольную сумму файла из консоли Windows
Чтобы посчитать контрольную сумму совсем не обязательно устанавливать специальные программы. И если вы не пользуетесь упомянутыми выше, то можете рассчитать контрольную сумму прямо из командной строки операционной системы.
Например, чтобы посчитать контрольную сумму SHA1 с помощью утилиты CertUtil нужно запустить командную строку Windows 10, 8 или Windows 7 и ввести следующую команду:
Вот пример ее работы через несколько минут:
Считаем контрольную сумму в PowerShell
PowerShell — это средство автоматизации от Microsoft, с интерфейсом командной строки и языка сценариев, работает и включена в состав Windows 8 и новее.
Чтобы вычислить контрольную сумму файла необходимо выполнить команду Get-FileHash указав через пробел имя файла и алгоритм вычисления контрольной суммы:
Обратите внимание, что полный путь и имя файла лучше заключить в двойные кавычки.
По-умолчанию, если не указать тип контрольной суммы, то будет посчитана SHA-256.
Для алгоритмов вычисления контрольной суммы в Windows PowerShell поддерживаются следующие значения:
- SHA1
- SHA256 (по умолчанию)
- SHA384
- SHA512
- MD5
Для оформления вывода в виде списка можно использовать параметр | Format-List. Например:
Тогда результат работы будет выглядеть так:
Подробнее об использовании команды Get-FileHash можно прочитать на официальном сайте Microsoft — https://docs.microsoft.com/ru-ru/powershell/module/microsoft.powershell.utility/get-filehash
Какой алгоритм вычисления контрольных сумм самый правильный
MD5, SHA-1, SHA-256 и прочие – это разные алгоритмы хеш-функции. Хэши являются результатом работы криптографических алгоритмов, и представляют собой строку символов. Часто эти строки имеют фиксированную длину, независимо от размера входных данных.
MD5 самый быстрый, считается устаревшим, а SHA-256 имеет наименьшую вероятность коллизии, когда два разных файла имеют одинаковую контрольную сумму.
Для проверки целостности файла вам следует использовать тот, который предоставляет издатель. Если у вас на выбор есть несколько контрольных сумм, то лучше выбрать в следующей последовательности MD5, SHA-1, SHA-256, последний вариант является более предпочтительным.
Выводы
Если вы сомневаетесь в целостности скаченных файлов из интернета, особенно когда это касается оригинальных образов операционных систем, то проверьте их контрольную сумму. Сделать это можно как с помощью уже имеющихся у вас программ, так и воспользовавшись встроенными средствами операционной системы Windows.
Контрольная сумма файла: что это такое и как проверить
Скачивая файлы, программы или образы дисков вы наверняка замечали, что вместе с данными файлами часто распространяют и какие-то зашифрованные строки, которые называются контрольными или хеш суммами. В данной статье мы расскажем о том, что такое контрольная сумма, для чего ее используют и как проверить контрольную сумму для строк или файлов.
Что такое контрольная сумма
Контрольная сумма или хеш-сумма – это значение, которое было рассчитано по некоторому алгоритму на основе имеющихся файлов или данных. Особенностью контрольной суммы является то, что ее алгоритм, при одинаковых входных данных всегда выдает одинаковое значение. При этом малейшее изменение входных данных кардинально меняет значение контрольной суммы.
Эта особенность позволяет использовать контрольную сумму для проверки целостности файлов или данных. Например, вам нужно отправить какой-то файл, и вы хотите убедиться, что он не будет поврежден или изменен на своем пути к получателю. Для решения этой задачи можно использовать контрольную сумму. Высчитываете контрольную сумму и отправляете ее вместе с файлом. После чего получатель файла повторно высчитывает контрольную сумму файла и сравнивает ее с вашей контрольной суммой. Если значения совпадают, значит файл оригинальный, если нет, значит он получил какие-то изменения.
Также нужно упомянуть, что контрольную сумму нельзя использовать для получения исходных данных. То есть нельзя «расшифровать» хеш-сумму и получить данные которые были хешированы, хеш-сумму можно только сравнить с другой хеш-суммой. Это особенность открывает дополнительные возможности. Например, хеш-суммы используются для хранения паролей. Когда вы регистрируетесь на каком-то сайте и вводите свой пароль, то он не хранится на сервере в открытом виде. Вместо этого хранится только его контрольная сумма. А когда вы входите в свой аккаунт с использованием пароля, система получается ваш пароль, высчитывает его хеш-сумму и сравнивает с хеш-суммой, которая хранится на сервере. Если хеш-суммы совпали, значит пароль верный и вы можете войти в аккаунт, если хеш-суммы не совпадают, значит пароль не верный и вас перенаправляют на страницу для восстановления пароля.
Для высчитывания контрольной суммы существует множество различных алгоритмов или так называемых хеш-функций. Самыми известными и популярными алгоритмы являются: CRC32, MD5, SHA-1 и SHA-2. Но, есть и множество других алгоритмов, некоторые из которых имеют широкое применения, а некоторые используются только для специфических задач. При этом часть существующих алгоритмов признаны устаревшими или уязвимыми и больше не используются. Так, алгоритм MD5 практически полностью перестал использоваться поскольку выяснилось, что он может выдавать одинаковые значения для разных входных значений.
Для примера продемонстрируем, как выглядит контрольная сумма на практике. Например, возьмем строку «Hello, world!» и высчитаем ее контрольную сумму с использованием нескольких популярных алгоритмов.
Как видно, каждый алгоритм выдает значение, которое не имеет совершенно ничего общего с исходными данными. И сколько раз мы бы не высчитывали контрольную сумму строки «Hello, world!», мы каждый раз будем получать одни и те же значения.
Проверка контрольных сумм онлайн
Если нужно проверить контрольную сумму какой-то строки (например, пароля), то проще всего воспользоваться онлайн сервисами. Найти такие онлайн сервисы можно в любом поисковике по запросу «hash online».
Для примера рассмотрим сайт http://www.sha1-online.com. На этом сайте есть строка, в которую нужно ввести исходные данные, и выпадающий список, где нужно выбрать какой алгоритм вы хотите использовать для получения хеш-суммы.
Чтобы проверить приведенную выше таблицу введем строку «Hello, world!», выберем алгоритм MD5 и нажмем на кнопку «hash».
В результате на экране появится строка со значением хеш-функции MD5.
Не сложно заметить, что полученное значение полностью совпадает с тем, которое указано в таблице выше, хотя данные из таблицы были получены другим способом.
Проверка контрольной суммы файла
Если вам нужно проверить контрольную сумму файла (например, образа диска или программы), то вам понадобится специальная программа, которая умеет высчитывать контрольные суммы. Самой популярной программой такого рода является HashTab.
После установки данной программы в свойствах файла появится новая вкладка «Хеш-суммы файлов», в которой будет отображаться хеш-сумма выбранного вами файла.
При этом пользователь можно изменить набор алгоритмов, которые программа HashTab использует для расчета хеш-суммы. Для этого нужно нажать на ссылку «Настройки», выбрать нужные алгоритмы и сохранить изменения с помощью кнопки «ОК».
Полученные значения контрольных сумм можно скопировать, для этого нужно кликнуть на значению с помощью правой кнопки мышки.
Также HashTab позволяет сравнивать файлы. Для этого нужно нажать на кнопку «Сравнить файл» и выбрать другой файл.
Программа HashTab является бесплатной для личного пользования, некоммерческих организаций и студентов. Скачать программу можно на официальном сайте http://implbits.com/products/hashtab/.
- Чем открыть MDF файл в Windows 7 или Windows 10
- Чем открыть mkv
- Чем открыть fb2
- Как отправить файл большого размера
- Массовое переименование файлов
Создатель сайта comp-security.net, автор более 2000 статей о ремонте компьютеров, работе с программами, настройке операционных систем.
Задайте вопрос в комментариях под статьей или на странице «Задать вопрос» и вы обязательно получите ответ.