Хэш-функции — это функции, предназначенные для "сжатия" произвольного сообщения или набора данных, записанного, как правило, в двоичном алфавите, в некоторую битовую комбинацию фиксированной длины, называемую сверткой.
В криптографии хэш-функции применяются для задач:
— построения систем контроля целостности данных при их передаче или хранении,
— аутентификации источника данных.
При решении первой задачи для каждого набора данных вычисляется значение хэш-функции (называемое кодом аутентификации сообщения или имитовставкой), которое передается или хранится вместе с самими данными. При получении данных пользователь вычисляет значение свертки и сравнивает его с имеющимся контрольным значением. Несовпадение говорит о том, что данные были изменены. Для выработки имитовставки обычно применяют хэш-функции, значение которых зависит от секретного ключа пользователя. Этот ключ должен быть известен передающей и проверяющей сторонам. Такие хэш-функции называют ключевыми.
Имитовставки, формируемые с помощью ключевых хэш-функций, не должны позволять противнику создавать поддельные (сфабрикованные) сообщения (fabrication) при атаках типа имитация (impersonation) и модифицировать передаваемые сообщения (modification) при атаках типа подмена (substitution).
При решении второй задачи - аутентификации источника данных, обмен данными происходит между не доверяющими друг другу сторонами. В такой ситуации применяют схемы цифровой подписи, позволяющие осуществлять аутентификацию источника данных. Как правило, при этом сообщение, прежде чем быть подписано личной подписью, основанной на секретном ключе пользователя, "сжимается" с помощью хэш-функции, выполняющей функцию кода обнаружения ошибок. В данном случае хэш-функция не зависит от секретного ключа и может быть фиксирована и известна всем. Основными требованиями к ней являются гарантии невозможности подмены подписанного документа, а также подбора двух различных сообщений с одинаковым значением хэш-функции (в этом случае говорят, что такая пара сообщений образует коллизию).