Kriptografide hash sözcüğü, bir hash işlevi aracılığıyla veri parçası gönderildikten (eşleştirildikten) sonra üretilen çıktıyı ifade etmektedir. Basit bir hash dışında, hash fonksiyonları tarafından üretilen çıktı, hash değeri, hash kodu veya özet olarak da adlandırılabilmektedir. Bir hash’in ne olduğunu daha iyi anlamak için, hash işlevlerinin ne olduğunu ve nasıl çalıştıklarını anlamak gerekmektedir.
Hash işlevleri, herhangi bir boyuttaki giriş değerini sabit boyutlu bir çıktıya (hash) dönüştüren matematiksel algoritmalardır. Çoğu durumda, çıktı onaltılık bir sayıdan oluşur. Bu, hash'in genellikle sayılar (0'dan 9'a) ve harflerin (a'dan f'ye) bir kombinasyonu olarak ifade edildiği anlamına gelmektedir.
Kriptografik tekniklerle birleştirildiğinde, kriptografik hash fonksiyonları elde edilmektedir. Bunlar, bilgi güvenliğinde yaygın olarak kullanılır ve çoğu blok zinciri ağının önemli bir parçasıdır. Örnek olarak, Bitcoin blok zincirinin hashing içeren birçok işlemi vardır ve bunlar madencilik sürecinde çok önemlidir.
Hash, rastgele uzunluktaki bir girdiyi sabit uzunluktaki şifreli bir çıktıya dönüştüren matematiksel bir fonksiyon olarak bilinmektedir. Bu nedenle, ilgili orijinal veri miktarına veya dosya boyutuna bakılmadan, benzersiz hash değeri her zaman aynı boyutta olmaktadır. Hash fonksiyonları "tek yönlü" olduğundan (kıyma makinesinin kıymayı bifteğe geri dönüştüremediği örneği gibi) dolayı, hashler hash çıktısından gelen girdiyi "tersine mühendislik" yapmak için kullanılamamaktadır. Yine de aynı veriler üzerinde böyle bir işlev kullanıldığında, hash değeri aynı olmaktadır. Böylece hash değerini farkedildiyse, verilerin aynı (yani değiştirilmemiş) olduğunu doğrulanabilmektedir.
Hashing işlemi, kripto para biriminde blok zinciri yönetimi için de gerekli olmaktadır. Hash, bir blok zinciri hesaplaması için çözülmesi gereken şifreli talepleri karşılayan bir işlev olarak tanımlanmaktadır.
- Bir hacker blok zinciri kırmaya çalışıyorsa, hashin uzunluğunu tahmin etmek neredeyse imkânsız olması sebebiyle hashler sabit bir uzunluktadır.
- Aynı veriler her zaman aynı hash değeri üretecektir.
- Hash, nonce veya çözüm gibi, blok zinciri ağının omurgasıdır.
- Blok başlığında bulunan bilgilere dayalı olarak bir hash geliştirilmektedir.
Hash Nasıl Çalışır?
Hash işlevleri, sabit uzunluktaki çıktıları döndürmek için değişken uzunluktaki girdileri almaktadır. Kriptografik hash işlevi, hash işlevlerinin mesaj iletme yeteneklerini güvenlik özellikleriyle birleştirmektedir. Hash işlevleri ayrıca, mesajların bütünlüğünü kontrol etme ve bilgilerin kimliğini doğrulama gibi görevler için bilgi işlem sistemlerinde yaygın olarak kullanılan veri yapıları olarak bilinmektedir. Polinom zamanında çözülebildikleri için kriptografik olarak "zayıf" kabul edilmekte, ancak kolayca deşifre edilememektedirler. Kriptografik hash işlevleri, bilinen hash işlevlerine güvenlik özellikleri ekleyerek, bir mesajın içeriğini veya alıcılar ve gönderenler hakkındaki bilgileri algılamayı zorlaştırmaktadır.
Özellikle, kriptografik hash işlevleri şu üç özelliği bulundurmaktadır:
- “Çarpışmasız”dırlar. Bu, iki girdi hashinin aynı çıktı hashi ile eşleşmemesi gerektiği anlamına gelmektedir.
- Gizlenebilirler. Bir hash fonksiyonunun girdi değerini çıktısından tahmin etmek zordur.
- Bulmaca dostu olmalıdırlar. Önceden tanımlanmış bir çıktı sağlayan bir girdi seçme işleminin zor olması nedeniyle girdi, mümkün olduğu kadar geniş bir dağılımdan seçilmektedir.
Hash özellikleri nedeniyle, parolaları korumaktan veri ihlallerini tespit etmeye ve indirilen bir dosyanın bütünlüğünü kontrol etmeye kadar çevrimiçi güvenlikte yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hashing ve Kripto Para Birimleri
Bir kripto para biriminin omurgası, bireysel işlem verisi bloklarını birbirine bağlayarak oluşturulan küresel bir defter olan blok zinciridir. Blok zinciri yalnızca, sahte işlemleri ve para biriminin çifte harcanmasını önleyen doğrulanmış işlemleri içermektedir. Ortaya çıkan şifreli değer, orijinal verilere benzemeyen ve hash olarak adlandırılan bir dizi sayı ve harf olarak bilinmektedir. Kripto para madenciliği bu hash ile çalışmayı içermektedir.
Hashing, bir bloktaki verilerin matematiksel bir fonksiyon aracılığıyla işlenmesini gerektirmekte ve bu da sabit uzunlukta bir çıktıyla sonuçlanmaktadır. Sabit uzunlukta bir çıktı kullanmak güvenliği artırmaktadır, bunun sebebi ise hashin şifresini çözmeye çalışan herhangi biri çıktının uzunluğuna bakarak girdinin ne kadar uzun veya kısa olduğunu söyleyememektedir.
Hashı çözmek, blok başlığında bulunan verilerle başlar ve esasen karmaşık bir matematik problemini çözmektir. Her blok başlığı, bir sürüm numarası, bir zaman damgası, önceki blokta kullanılan hash, Merkle Root'un hashi, nonce ve hedef hashi içermektedir.
Miner, bir sayı dizisi olan nonceye odaklanmaktadır. Bu sayı, önceki bloğun hash içeriğine eklenerek, daha sonra hash yapılmaktadır. Bu yeni hash, hedef hash değerinden küçük veya ona eşitse, çözüm olarak kabul edilmekte ve minera ödül verilip ve blok zincirine eklenmektedir. Blok zinciri işlemleri doğrulama süreci, algoritmik hash kullanılarak verilerin şifrelenmesine dayanmaktadır.
Hash Fonksiyonu Nedir?
Hash işlevleri, belirli bir veri kümesini "hash değeri” olarak da bilinen sabit boyutlu bir bit dizisine dönüştüren veya “eşleyen” matematiksel işlevlerdir.
Hash Örneği
"Merhaba" kelimesinin hash edilmesi, "Mağazaya gidiyorum" hash değeriyle aynı uzunlukta bir çıktı üretmektedir. Hash oluşturmak için kullanılan işlev deterministiktir, yani aynı girdi her kullanıldığında aynı sonucu üretecektir. Hash girdiyi verimli bir şekilde üretebilmektedir; aynı zamanda girdiyi belirlemeyi zorlaştırır (minerlığa yol açar) ve girdide küçük değişiklikler yaparak tanınmaz, tamamen farklı bir hash ile sonuçlanmaktadır.
Örneğin, giriş değeri olarak "Binance" kelimesini kullanırsak ve bunu bir SHA-256 hash fonksiyonu aracılığıyla eşlersek, döndürülen çıktı değeri (veya hash) şöyle olacaktır:
F1624fcc63b615ac0e95daf9ab78434ec2e8ffe402144dc631b055f711225191
Bu eylemi kaç kez gerçekleştirildiğinin önemi olmadığını, çıktının her zaman aynı olacağı unutulmamalıdır (girdi değişmediği sürece).
Öte yandan, girdideki herhangi küçük bir değişiklik bile, hash işlevin çıktı olarak tamamen farklı bir hash oluşturmasına neden olacaktır.
Hashler, bilgilerin ne olduğunu açıklamadan belirli bilgilerin geçerliliğini doğrulamak için kullanışlıdır. Pratikte, hash fonksiyonları çeşitli senaryolara uygulanabilir. Birkaç kullanım durumu, veritabanı aramalarını, büyük dosya analizlerini ve veri yönetimini içerir.
Yeni blokları şifrelemek için gereken hash işlevlerinin işlenmesi, maliyetli olabilen önemli miktarda bilgisayar işlem gücü gerektirmektedir. Minerlar olarak bilinen bireyleri ve şirketleri gerekli teknolojiye yatırım yapmaya ikna etmek için kripto para ağları, onları hem yeni kripto para tokenları hem de işlem ücreti ile ödüllendirmektedir. Minerlar, yalnızca hedef hashte belirtilen gereksinimleri karşılayan bir hash oluşturan ilk kişi olduklarında tazmin edilmektedir.
Hash Değeri Nasıl Hesaplanır?
Bir hash işlevi, rastgele uzunluktaki verileri sabit uzunluktaki (örneğin, 256 karakter) verilere dönüştüren karmaşık matematiksel algoritmalar kullanmaktadır. Orijinal verilerde herhangi bir yerde bir bit değiştirirseniz, tüm hash değer değişir ve dijital dosyaların ve diğer verilerin aslına uygunluğunu doğrulamak için kullanışlı hale gelmektedir.
Blok Zincirlerinde Hash Ne İçin Kullanılır?
Hashler, blockchain sisteminin çeşitli bölümlerinde kullanılmaktadır. İlk olarak, her blok önceki bloğun blok başlığının hashını içermekte ve yeni bloklar eklenirken hiçbir şeyin değiştirilmemesini sağlamaktadır. İş kanıtı (Proof of Work, PoW) kullanan kripto para miningi, ayrıca bir dizi baştaki sıfır içeren belirli bir hash değere ulaşmak için rastgele oluşturulmuş sayıların hashini kullanmaktadır. Bu işlev, yoğun şekilde kaynak kullanarak, herhangi bir kötü amaçlı hackleme niyetine karşı ağı ele geçirmesini zorlaştırmaktadır.Özel Hususlar
Hashi çözmek, minerın nonce olarak hangi dizeyi kullanacağını belirlemesini gerektirmekte ve bu da önemli miktarda deneme yanılma gerektirmektedir. Bunun nedeni, nonce’ın rastgele bir dize olmasıdır. Bir minerın ilk denemede doğru nonceı başarılı bir şekilde bulması pek olası değildir, bu da madencinin doğruyu bulmadan önce potansiyel olarak çok sayıda nonce seçeneğini test edebileceği anlamına gelmektedir. Zorluk seviyesi ne kadar büyükse (hedef hash gereksinimini karşılayan bir hash yaratmanın ne kadar zor olduğunun bir ölçüsü) çözüm üretmenin daha uzun sürmesi muhtemel olmaktadır.