1. Gegevensintegriteit verifiëren:

* Wijzigingen detecteren: Hash-functies nemen invoergegevens van elke grootte en produceren een uitvoer met een vaste grootte, een zogenaamde hash of samenvatting. Zelfs een kleine verandering in de invoergegevens zal resulteren in een drastisch andere hashwaarde. Dit maakt ze uitstekend voor het detecteren van onbedoelde of opzettelijke wijzigingen in gegevens.

* Bestandsdownloads controleren: Websites bieden vaak de hash van een downloadbaar bestand (bijvoorbeeld met behulp van SHA-256). Na het downloaden van het bestand kunnen gebruikers de hash berekenen met behulp van een hash-hulpprogramma en deze vergelijken met de gepubliceerde hash. Als de hashes overeenkomen, bevestigt dit dat het bestand niet beschadigd is of dat er tijdens het downloaden niet mee is geknoeid.

* Database-integriteit: Hashes kunnen worden gebruikt om ongeautoriseerde wijzigingen in databaserecords te detecteren. De hash van een record (of een set records) kan afzonderlijk worden opgeslagen. Periodieke herberekening en vergelijking met de opgeslagen hash kan eventuele inconsistenties identificeren.

* Versiecontrolesystemen: Systemen zoals Git maken veelvuldig gebruik van hashes om wijzigingen in bestanden en mappen bij te houden, waardoor efficiënt versiebeheer en samenwerking mogelijk worden.

2. Wachtwoordbeveiliging:

* Wachtwoorden veilig opslaan: In plaats van wachtwoorden rechtstreeks in een database op te slaan, wat rampzalig zou zijn als de database zou worden gecompromitteerd, slaan websites de hash van het wachtwoord op. Wanneer een gebruiker probeert in te loggen, hasht de website het ingevoerde wachtwoord en vergelijkt dit met de opgeslagen hash. Als de hashes overeenkomen, is de authenticatie succesvol.

* Zouten: Om de wachtwoordbeveiliging verder te verbeteren, wordt vaak een willekeurig "salt" aan het wachtwoord toegevoegd voordat het wordt gehasht. Dit maakt het voor aanvallers moeilijker om vooraf berekende tabellen met hashes (regenboogtabellen) te gebruiken om wachtwoorden te kraken, zelfs als ze toegang krijgen tot de database met wachtwoord-hashes.

* Wachtwoordherstel: Hoewel hashes wachtwoorden beschermen, zijn het eenrichtingsfuncties. Het is niet mogelijk om een ​​hash om te keren om het originele wachtwoord te verkrijgen. Wachtwoordherstelprocessen omvatten doorgaans het opnieuw instellen van het wachtwoord en niet het ophalen van het oude wachtwoord.

3. Digitale handtekeningen:

* Documenten authenticeren: Een digitale handtekening maakt gebruik van cryptografie om een ​​document of bericht aan een specifieke persoon of entiteit te binden. Vaak gaat het om het hashen van het document en het vervolgens coderen van de hash met de privésleutel van de afzender. De ontvanger kan vervolgens de gecodeerde hash decoderen met behulp van de openbare sleutel van de afzender en deze vergelijken met de hash die hij uit het ontvangen document berekent. Als de hashes overeenkomen, bewijst dit de identiteit van de afzender en dat het document niet is gewijzigd.

* Software-integriteit: Softwareleveranciers gebruiken digitale handtekeningen om ervoor te zorgen dat gedownloade software authentiek is en er niet mee is geknoeid.

4. Gegevensstructuren:

* Hashtabellen: Hash-functies zijn van fundamenteel belang voor hash-tabellen, dit zijn datastructuren die zeer snelle (gemiddelde) opzoekingen mogelijk maken. Ze werken door de hash van een sleutel te gebruiken om te bepalen waar de bijbehorende waarde moet worden opgeslagen.

* Contentadressering: Gedistribueerde systemen, zoals IPFS, gebruiken inhoudsadressering, waarbij bestanden worden geïdentificeerd aan de hand van hun hash. Dit zorgt ervoor dat als de inhoud verandert, het adres (hash) ook verandert, waardoor efficiënt opslaan en ophalen mogelijk is.

Belangrijkste eigenschappen van goede hashfuncties:

* Deterministisch: Dezelfde input produceert altijd dezelfde output.

* Computationeel efficiënt: Het zou snel moeten zijn om de hash te berekenen.

* Voorbeeldweerstand (enkele richting): Het zou computationeel onhaalbaar moeten zijn om de invoer te vinden die een bepaalde hash produceert.

* Tweede voorbeeldweerstand: Gegeven een input en zijn hash, zou het computationeel onhaalbaar moeten zijn om een ​​andere input te vinden die dezelfde hash produceert.

* Botsweerstand: Het zou computationeel onhaalbaar moeten zijn om twee verschillende inputs te vinden die dezelfde hash produceren. Hoewel botsingen theoretisch mogelijk zijn (omdat de invoerruimte veel groter is dan de uitvoerruimte), zou een goede hashfunctie ze uiterst zeldzaam moeten maken.

Voorbeelden van veelgebruikte hash-algoritmen:

* MD5: (Message Digest 5) - Beschouwd als cryptografisch gebroken en mag niet worden gebruikt voor beveiligingsgevoelige toepassingen vanwege de kwetsbaarheid voor botsingen.

* SHA-1: (Secure Hash Algorithm 1) - Wordt ook als cryptografisch verzwakt beschouwd en moet worden vermeden voor nieuwe toepassingen.

* SHA-2-familie (SHA-256, SHA-384, SHA-512): Veiliger dan MD5 en SHA-1 en veel gebruikt voor digitale handtekeningen, wachtwoordhashing en controles van de gegevensintegriteit. SHA-256 is een veel voorkomende keuze.

* SHA-3: (Keccak) - Een recentere hashfunctiestandaard die andere ontwerpprincipes biedt dan SHA-2.

* bcrypt, scrypt, Argon2: Specifiek ontworpen voor het hashen van wachtwoorden. Ze zijn rekenkundig duur (traag), waardoor ze beter bestand zijn tegen aanvallen met brute kracht.

Samenvattend zijn computerhashes een fundamenteel hulpmiddel voor het waarborgen van gegevensbeveiliging en -integriteit. Door een unieke vingerafdruk van gegevens te bieden, kunnen we wijzigingen detecteren, wachtwoorden beveiligen, documenten authenticeren en efficiënte datastructuren bouwen. Het kiezen van het juiste hash-algoritme is cruciaal, gezien de beveiligingseigenschappen en de specifieke toepassing.