SHA-256 คืออะไร
SHA-256 หมายถึง Secure Hash Algorithm 256-bit ซึ่งเป็นหนึ่งในฟังก์ชันการแฮช (hash function) ที่ใช้ในความปลอดภัยและการเข้ารหัสข้อมูลในด้านความปลอดภัยของข้อมูล (cryptography) และความปลอดภัยของรหัส (code security) ข้อมูลที่ถูกแฮชด้วย SHA-256 จะถูกแปลงเป็นสตริงของตัวเลขแบบความยาว 256 บิต (หรือ 64 ตัวอักษรฐาน 16) ซึ่งเป็นค่าแฮชที่ไม่สามารถกลับไปคำนวณหาข้อมูลต้นฉบับได้จากค่าแฮชเดียวกัน (collision-resistant) และมีความค้างคาวามสามารถในการคำนวณค่าแฮชแบบย้อนกลับ (pre-image resistance) ซึ่งหมายความว่ามันยากและเป็นไปไม่ได้ที่จะหาข้อมูลต้นฉบับจากค่าแฮชที่ได้มา.
SHA-256 ถูกใช้กว้างขวางในการตรวจสอบความคงเหลือของข้อมูล (data integrity), การสร้างลายเซ็นดิจิทัล (digital signatures), การเข้ารหัสรหัสผ่าน (password hashing), และหลายๆ งานด้านความปลอดภัยอื่นๆ นอกจากนี้ SHA-256 ยังถูกใช้ในการขุดบล็อก (block mining) ในระบบบล็อกเชน (blockchain) ของ Bitcoin และความให้ความยั่งยืนและความปลอดภัยของระบบบล็อกเชนอื่นๆ ด้วย
การทำงานของ SHA-256
SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) คือหนึ่งในฟังก์ชันการแฮช (hash function) ที่ใช้ในความปลอดภัยและการเข้ารหัสข้อมูลในด้านความปลอดภัยของข้อมูล (cryptography) และความปลอดภัยของรหัส (code security) ฟังก์ชันแฮชที่มีขนาด 256 บิตนี้ทำงานอย่างไรได้ดังนี้
- เตรียมข้อมูลนำเข้า (Preprocessing): ข้อมูลนำเข้า (input data) จะถูกเตรียมเพื่อให้มีความยาวในการแปลงข้อมูลเท่ากับ 512 บิต (64 ไบต์) ซึ่งเป็นขนาดที่ SHA-256 ใช้ในการประมวลผล. ข้อมูลนำเข้าจะถูกเติมเต็มด้วยบิต 0 เพื่อให้มีความยาวเท่ากับ 512 บิต และจะเพิ่มข้อมูลบิตสุดท้ายเพื่อระบุความยาวของข้อมูลเริ่มต้น.
- การแปลงข้อมูล (Data Transformation): ก่อนที่จะแปลงข้อมูลนำเข้าให้เป็นแฮช SHA-256, ข้อมูลนำเข้าจะถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมกับการประมวลผลของ SHA-256 ซึ่งประกอบด้วยการเติมเต็มข้อมูล (padding) เพื่อให้ข้อมูลนำเข้ามีขนาดเท่ากับหลายเท่าของ 512 บิต (เพราะ SHA-256 จะทำงานกับบล็อกข้อมูลขนาด 512 บิต). Padding จะเพิ่มข้อมูลในข้อมูลนำเข้าเพื่อให้มีขนาดเต็ม 512 บิตและเพิ่มความสำคัญในการรักษาความปลอดภัย.
- การแบ่งข้อมูลเป็นบล็อก (Message Block): ข้อมูลนำเข้าจะถูกแบ่งเป็นบล็อกข้อมูลขนาด 512 บิต แต่ละบล็อกนี้จะถูกประมวลผลอย่างแยกตามลำดับ ถ้าข้อมูลนำเข้าไม่มีความยาวเท่ากับหรือเกิน 512 บิต จะต้องใช้ padding เพิ่มเติมให้มีขนาดถูกต้อง.
- การทำงานกับบล็อกข้อมูล (Block Processing): แต่ละบล็อกข้อมูลจะถูกประมวลผลโดยใช้ฟังก์ชันการทำงานแฮชอย่างละเบิล โดยฟังก์ชันนี้จะใช้ตัวแปรแฮช (hash value) ที่เกิดขึ้นจากการประมวลผลบล็อกก่อนหน้าเป็นข้อมูลนำเข้า และแปลงข้อมูลนี้ให้อยู่ในรูปแบบของแฮชใหม่. การทำงานนี้จะประกอบไปด้วยหลายรอบของการหาค่าแฮช.
- การรวมและส่งผลลัพธ์ (Result Concatenation): เมื่อทุกบล็อกข้อมูลถูกประมวลผลแล้ว, แฮชที่ได้จากแต่ละบล็อกจะถูกรวมกันโดยใช้กระบวนการรวม (concatenation) เพื่อให้ได้แฮชรวม (hash result) ซึ่งมีขนาดคงที่ 256 บิต. การรวมนี้เป็นขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการแฮช.
- ผลลัพธ์และความปลอดภัย: แฮชที่ได้มา (SHA-256 hash) เป็นข้อมูลความยาว 256 บิตที่ไม่สามารถกลับไปคำนวณหาข้อมูลต้นฉบับได้ (one-way function) และการเปลี่ยนแปลงข้อมูลนำเข้าแค่น้อยมากจะส่งผลให้แฮชผลลัพธ์มีความแตกต่างมาก นั่นหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงข้อมูลนำเข้าจะมีผลต่อแฮชที่ได้มาอย่างมาก ทำให้ SHA-256 เป็นเครื่องมือที่ดีในการตรวจสอบความปลอดภัยและความคงทนของข้อมูล.
ตัวอย่าง SHA-256
นี่คือตัวอย่างของการใช้ SHA-256 ในการแฮชข้อมูล:
ข้อมูลที่จะถูกแฮช: “Hello, World!”
ในการคำนวณ SHA-256 hash ของข้อมูล “Hello, World!” คุณต้องทำขั้นตอนดังนี้:
- เตรียมข้อมูลนำเข้า: ข้อมูลนำเข้า “Hello, World!” มีความยาว 12 ตัวอักษรซึ่งไม่เพียงพอสำหรับ SHA-256 ที่ต้องการข้อมูลขนาด 512 บิต (64 ไบต์) ดังนั้นคุณต้องเติมเต็มข้อมูลเพื่อให้มีขนาด 512 บิต โดยการเพิ่มบิต 0 ไปด้านหลังของข้อมูลนำเข้า และเพิ่มบิตที่ระบุความยาวของข้อมูลเริ่มต้น.
Original Data: Hello, World!
Padded Data: Hello, World! [padding] [length]
- แบ่งข้อมูลเป็นบล็อก: ข้อมูลที่ถูกเตรียมแล้วจะถูกแบ่งเป็นบล็อกขนาด 512 บิต (64 ไบต์) แต่ “Hello, World!” มีความยาวน้อยกว่านี้ ดังนั้นคุณจะใช้เพียงบล็อกเดียว.
- ข้อมูลเริ่มต้น: SHA-256 มีค่าเริ่มต้น 8 ค่าแฮช (32 ไบต์ต่อค่า) ที่ใช้ในการประมวลผล ซึ่งเป็นค่าแฮชค่าว่าง (initial hash values) ดังนี้:
H0 = 0x6a09e667
H1 = 0xbb67ae85
H2 = 0x3c6ef372
H3 = 0xa54ff53a
H4 = 0x510e527f
H5 = 0x9b05688c
H6 = 0x1f83d9ab
H7 = 0x5be0cd19
- การประมวลผลข้อมูลบล็อก: ข้อมูลบล็อก “Hello, World!” จะถูกประมวลผลโดยใช้ฟังก์ชันการทำงานแฮช. การประมวลผลนี้จะใช้ค่าเริ่มต้นและข้อมูลบล็อกเพื่อคำนวณค่าแฮชใหม่.
- ผลลัพธ์: ผลลัพธ์ของการแฮช SHA-256 สุดท้ายของข้อมูล “Hello, World!” คือค่าแฮช 256 บิตที่ไม่สามารถกลับไปคำนวณหาข้อมูลต้นฉบับได้ สำหรับ “Hello, World!” ผลลัพธ์ SHA-256 จะเป็นดังนี้
7509e5bda0c762d2bac7f90d758b5b2263fa01ccbc542ab5e3df163be08e6ca9
นี่คือตัวอย่างการคำนวณ SHA-256 hash ของข้อมูล “Hello, World!” ข้อมูลนำเข้าและค่าแฮชที่ได้จะขึ้นอยู่กับข้อมูลและการแปลงที่ใช้ในการคำนวณ แต่ SHA-256 จะสร้างค่าแฮชคงที่ของข้อมูลที่มีความคงทนและปลอดภัย
SHA-256 การใช้งานในปัจจุบัน
SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) มีการใช้งานและนำมาประยุกต์ใช้ในหลายด้านต่าง ๆ ในปัจจุบัน เนื่องจากมีความประโยชน์ในความปลอดภัยและการความคงทนของข้อมูล ดังนี้
- การทำงานในระบบบล็อกเชน (Blockchain): SHA-256 เป็นอัลกอริทึมการแฮชหลักที่ใช้ในการขุดบล็อก (block mining) ในระบบบล็อกเชน เช่น Bitcoin และ Ethereum. การขุดบล็อกเป็นกระบวนการคำนวณที่ใช้ในการยืนยันและเพิ่มบล็อกใหม่ในเครือข่ายบล็อกเชน โดยผู้ที่ทำการขุดบล็อกจะต้องแก้ปัญหาความยากของการคำนวณ และ SHA-256 นี้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการคำนวณนี้.
- การควบคุมความปลอดภัยของรหัสผ่าน (Password Security): SHA-256 นำมาใช้ในการควบคุมความปลอดภัยของรหัสผ่านที่ผู้ใช้สร้าง. รหัสผ่านจะถูกแฮชเพื่อไม่ให้เก็บข้อมูลต้นฉบับของรหัสผ่านในรูปแบบข้อความธรรมดา นี่ทำให้รหัสผ่านเป็นปลอดภัยกว่าเวลาที่รัฐและผู้ไม่ปราศจากความรู้จะไม่สามารถเข้าถึงรหัสผ่านต้นฉบับได้.
- การตรวจสอบความถูกต้องของซอฟต์แวร์ (Software Integrity): SHA-256 นำมาใช้ในการตรวจสอบความถูกต้องของไฟล์ซอฟต์แวร์ที่ถูกดาวน์โหลดหรือติดตั้ง โดยการสร้างแฮชของไฟล์และเปรียบเทียบกับแฮชที่รู้จัก หากมีการเปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขไฟล์ซอฟต์แวร์, แฮชจะเปลี่ยนแปลงและเราสามารถรู้ได้ว่ามีการลักลอบแก้ไข.
- ความปลอดภัยของเครือข่าย (Network Security): SHA-256 สามารถใช้ในการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ถูกส่งผ่านเครือข่าย เช่น การตรวจสอบว่าข้อมูลไม่ถูกบรรจุเป็นโทรจันหรือถูกแก้ไขในระหว่างการส่งผ่านเครือข่าย.
- การสร้างลายเซ็นดิจิทัล (Digital Signatures): SHA-256 ใช้ในกระบวนการสร้างลายเซ็นดิจิทัล เพื่อยืนยันความถูกต้องและความปลอดภัยของข้อมูลและเอกสารที่ถูกลายเซ็นดิจิทัล การนำ SHA-256 มาแฮชข้อมูลก่อนการลายเซ็นจะเป็นการยืนยันว่าข้อมูลไม่ถูกแก้ไขหลังจากถูกลายเซ็น.
- ความปลอดภัยของข้อมูล (Data Security): SHA-256 สามารถใช้ในการสร้างแฮชของข้อมูลที่ต้องการความปลอดภัย เช่น การสร้างแฮชของข้อมูลการเงินเพื่อความปลอดภัยของข้อมูล.
- การควบคุมเวอร์ชันของไฟล์ (Version Control): SHA-256 สามารถใช้ในระบบควบคุมเวอร์ชันเพื่อตรวจสอบความถูกต้องและความปลอดภัยของไฟล์ที่เปลี่ยนแปลง นี่ช่วยในการติดตามการเปลี่ยนแปลงและยืนยันความถูกต้องของไฟล์.
การควบคุมเวอร์ชันของไฟล์ (Version Control) - ความปลอดภัยของโครงสร้างข้อมูล (Data Structures): SHA-256 นำมาใช้ในการสร้างโครงสร้างข้อมูลที่มีความปลอดภัย เช่น Merkle Tree ในบล็อกเชน โครงสร้างข้อมูลนี้ช่วยในการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลในระบบบล็อกเชน.