読み方：ハッシュかんすう

ハッシュ関数【hash function】ハッシュアルゴリズム / hash algorithm / 要約関数 / メッセージダイジェスト関数 / message digest function

概要

ハッシュ関数（hash function）とは、入力データに一定の手順で計算を行い、データの長さによらずあらかじめ決められた固定長の出力値を得る関数。暗号技術の一部などとして応用されている。

解説ハッシュ関数は同じ入力からは必ず同じ値が得られ、どのような長さの入力からも同じ長さの値を得る。得られた値は「ハッシュ値」（hash value）と呼ばれる。値の長さは実用上は数バイトから数十バイト程度とすることが多い。計算過程で情報の一部が欠落するため、出力値（だけ）を元に入力データの候補を推測することはできても、完全に元通りに復元することはできない。

ハッシュ値は元のデータの特徴を表す短い符号として利用することができ、データの比較や検索を高速化することができる。例えば、複数の大きな容量のファイルの内容が同一であるかを比較する際に、端から順にすべてのデータを照合すれば時間が掛かるが、それぞれハッシュ値を計算しておけば一瞬で比較が完了する。用途や特性により様々な計算手法があり、データの改竄や破損の検知、類似データの探索などにも応用される。

暗号学的ハッシュ関数 (一方向性ハッシュ関数)

ハッシュ関数のうち、暗号や電子署名などセキュリティ上の用途に適した性質を持つものを「暗号学的ハッシュ関数」あるいは「一方向性ハッシュ関数」という。

これは入力データと出力値の間に規則性がなく、入力が少しでも異なれば類推不能なまったく異なる出力値となる。ある特定の出力値が得られるような入力を効率よく求めることができない「弱衝突耐性」や、同じ出力値となる別の入力を容易には見つけられない「強衝突耐性」などの性質を備えている。

これらの性質により、パスワードなどの秘密の情報をハッシュ値として伝送あるいは保管すれば、認証などで入力値と登録値が一致するかどうかは元の情報が無くても検証できる一方、攻撃者がハッシュ値を盗み取っても元の情報に復元することはできない。また、デジタル署名が施されたメッセージを改竄して同一の署名を付け直すといった攻撃も阻止できる。

標準規格として1990年代に考案された「MD5」（Message Digest 5）や「SHA-1」（Secure Hash Algorithm 1）がよく知られ、長年に渡り様々な分野で利用されてきた。これらは2010年代にはハッシュ値の短さ（MD5は128ビット、SHA-1は160ビット）や攻撃手法の研究が進んだことからセキュリティ用途としては十分安全とは言えない状況になっており、「SHA-2」や「SHA-3」など新しい規格への移行が推奨されている。