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해시 함수는 값을 고정된 크기의 수치인 해시로 변환하는 수학 함수입니다. 해시 함수는 데이터 구조, 암호화, 정보 이론 등 컴퓨터 과학의 다양한 영역에서 사용됩니다.
다양한 유형의 해시 함수가 있지만 모두 한 가지 목표가 있습니다. 일부 입력 데이터를 가져와 작은 고정 크기 출력에 매핑하는 것입니다. 해시 함수의 출력은 일반적으로 해시 값, 해시 코드 또는 단순히 해시라고 합니다.
해시 함수는 많은 컴퓨터 과학 응용 프로그램의 중요한 부분입니다. 예를 들어 해시 테이블은 해시 함수를 사용하여 데이터를 저장하고 검색하는 데이터 구조입니다. 해시 함수는 디지털 서명 및 메시지 인증 코드(MAC)용 암호화에도 사용됩니다.
해시 함수의 작동 방식을 이해하기 위해 간단한 예를 살펴보겠습니다. 학생 이름과 ID 번호 목록이 있고 이 데이터를 해시 테이블에 저장하려고 한다고 가정합니다. 해시 함수를 사용하여 각 학생의 이름을 ID 번호에 매핑할 수 있습니다.
이렇게 하려면 먼저 해시 함수를 선택해야 합니다. 선택할 수 있는 다양한 해시 함수가 있지만 이 예에서는 모듈로 해시 함수를 사용합니다. 이 함수는 입력 값을 가져와 해시 테이블의 크기로 나눕니다. 나머지는 해시 값입니다.
예를 들어 해시 테이블의 크기가 10이라고 가정합니다. 모듈로 해시 함수를 사용하여 학생 이름 "John Smith"를 해시 값에 매핑하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.
Hash("John Smith") = ("John Smith" % 10) = 2
이는 학생 이름 "John Smith"가 해시 테이블의 슬롯 2에 저장됨을 의미합니다.
동일한 해시 함수를 사용하여 학생 이름 "Mary Johnson"을 해시 값에 매핑할 수 있습니다.
Hash("Mary Johnson") = ("Mary Johnson" % 10) = 3
이는 학생 이름 "Mary Johnson"이 해시 테이블의 슬롯 3에 저장됨을 의미합니다.
선택할 수 있는 다양한 해시 함수가 있습니다. 해시 함수의 가장 중요한 기준은 계산하기 쉬워야 한다는 것입니다. 이전 예제에서 사용한 모듈로 해시 함수는 간단한 해시 함수이지만 몇 가지 단점이 있습니다.
첫째, 모듈로 해시 함수는 해시 테이블의 크기가 2의 거듭제곱인 경우에만 사용할 수 있습니다. 이는 모듈로 연산자가 2의 거듭제곱에서만 작동하기 때문입니다.
둘째, 모듈로 해시 함수는 많은 충돌을 일으킬 수 있습니다. 둘 이상의 입력 값이 동일한 해시 값에 매핑되면 충돌이 발생합니다. 예를 들어 모듈로 해시 함수를 사용하여 학생 이름 "John Smith" 및 "Jane Doe"를 해시 값에 매핑하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.
Hash("John Smith") = ("John Smith" % 10) = 2
Hash("Jane Doe") = ("Jane Doe" % 10) = 2
"John Smith"와 "Jane Doe"는 모두 해시 값 2에 매핑되므로 충돌이 발생합니다.
충돌을 피하는 방법에는 여러 가지가 있지만 가장 일반적인 방법은 더 큰 해시 테이블을 사용하는 것입니다. 해시 테이블이 클수록 입력 값을 매핑할 슬롯이 더 많으므로 충돌 가능성이 줄어듭니다.
해시 함수는 암호화에도 사용됩니다. 예를 들어 디지털 서명은 문서와 같은 일부 입력 데이터에서 계산되는 해시 값입니다. 그런 다음 서명은 보낸 사람의 개인 키로 암호화됩니다.
수신자가 서명을 받으면 발신자의 공개 키로 해독할 수 있습니다. 그런 다음 입력 데이터의 해시 값을 계산하고 해독된 서명과 비교할 수 있습니다. 두 값이 일치하면 데이터가 변조되지 않았으며 안전하게 사용할 수 있습니다.
해시 함수는 메시지 인증 코드(MAC)에도 사용됩니다. MAC은 메시지 및 비밀 키와 같은 일부 입력 데이터에서 계산되는 해시 값입니다. 그러면 MAC이 메시지와 함께 전송됩니다.
수신자가 메시지를 받으면 메시지와 비밀 키에서 MAC을 계산할 수 있습니다. 그런 다음 계산된 MAC을 메시지와 함께 전송된 MAC과 비교할 수 있습니다. 두 MAC이 일치하면 메시지가 변조되지 않았으며 사용하기에 안전합니다.
해시 함수는 입력 값을 해시 값에 매핑하는 수학 함수입니다. 해시 함수는 데이터 구조, 암호화, 정보 이론 등 컴퓨터 과학의 다양한 영역에서 사용됩니다.
다양한 유형의 해시 함수가 있지만 모두 한 가지 목표가 있습니다. 일부 입력 데이터를 가져와 작은 고정 크기 출력에 매핑하는 것입니다. 해시 함수의 출력은 일반적으로 해시 값, 해시 코드 또는 단순히 해시라고 합니다.
해시 함수는 많은 컴퓨터 과학 응용 프로그램의 중요한 부분입니다. 예를 들어 해시 테이블은 해시 함수를 사용하여 데이터를 저장하고 검색하는 데이터 구조입니다. 해시 함수는 디지털 서명 및 메시지 인증 코드(MAC)용 암호화에도 사용됩니다.