为什么HashMap需要加密安全的哈希函数？

Question

我正在读一本有关HashMap hashing functions的Rust书，我听不懂这两个句子。

  

默认情况下，HashMap使用一种加密安全的哈希函数，该函数可以抵抗拒绝服务（DoS）攻击。这不是可用的最快的哈希算法，但是值得在性能下降的同时进行权衡以获取更好的安全性。

我知道什么是加密安全的哈希函数，但我不了解其背后的原理。据我了解，HashMap的良好哈希函数应仅具有三个属性：

• 确定性的（同一对象具有相同的哈希值）
• 很快，
• 哈希值中的比特均匀分布（这将减少冲突）

在具有加密安全性的哈希函数中，其他属性与哈希表的使用时间实际上不相称99％（甚至99.99％）。

所以我的问题是：“抵抗DoS攻击和更好的安全性是什么？ ”甚至在HashMap的上下文中意味着什么？

Answer 1

让我们从头开始：如何对HashMap进行DoS？

这些年来，基于Hash Flooding的各种软件堆栈遭受了多次攻击。如果您知道网站由哪个框架提供支持，并因此使用了哪个哈希函数，并且该哈希函数在密码学上不安全，那么您也许可以离线预先计算大量的字符串散列到相同的数字。

然后，您只需将此集合注入到站点中，并且对于每个（简单）请求，由于插入N个元素需要进行O（N ² ）操作，因此它会进行大量的工作。 / p>

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考虑到事后观察的好处，所以锈病得到了考虑，因此，要注意避免默认情况下 发生这种攻击，理由是真正需要性能的用户HashMap会简单地切换哈希功能。

Answer 2

比方说，我们使用HashMap在Web应用程序中存储一些用户数据。 假设用户可以通过某种方式选择（部分）密钥 –也许密钥是上载文件的用户名或文件名或类似的名称。

如果我们不使用加密安全的哈希函数，则意味着攻击者可能设计多个都映射到同一输出的输入。当然，哈希映射必须处理冲突，因为它们是自然发生的。

但是，当发生不自然的许多冲突时，哈希映射实现可能会做一些奇怪的事情。例如，查找某些键可能具有 O（n）运行时间。否则，哈希映射可能会认为由于所有冲突而必须增长；但增长并不能解决问题，因此哈希映射增长直至使用完所有内存。无论哪种情况，这都是不好的。哈希图只是假设从统计上讲，很少发生冲突。

当然，这不是“窃取用户数据”攻击-至少不是直接的。但是，如果系统的某个部分很弱，那么攻击者就更容易发现其他弱点。

密码安全的哈希函数可防止此攻击，因为攻击者无法制作映射到同一值的多个密钥（至少在没有尝试所有密钥的情况下如此）。

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与哈希表在99％的时间（甚至99.99％）中没有真正的关联。

是的，可能。但这很难平衡。我猜我们都同意，如果20％的用户由于不安全的哈希函数而在应用程序中遇到安全问题（而80％的用户不在乎），那么使用“默认安全”方法还是一个好主意。 5％/ 95％呢？ 1％/ 99％呢？很难说阈值在哪里，对吧？

已经对此进行了大量讨论。因为是的，所以大多数人只注意到哈希图的缓慢性。也许我上面描述的情况非常罕见，并且默认情况下不应该放慢所有其他用户的代码。但这已经确定，默认的哈希函数不会改变，幸运的是您可以选择自己的哈希函数。

Answer 3

如果服务器应用程序将用户输入（例如Web应用程序中的发布数据）存储在哈希表中，则恶意用户可能会尝试提供大量具有相同哈希值的输入，从而导致大量输入散列冲突，从而大大降低了地图上的操作速度，以至于可以将其用作DoS攻击（例如this article中所述）。

如果哈希是加密安全的，攻击者将很难找到具有相同哈希值的输入。