Was ist Hashing und wie funktioniert es?

Hashing ist ein Verfahren, das Daten beliebiger Grösse in einen festen, einzigartigen Wert – den Hash-Wert – umwandelt. Dieser Hash-Wert dient als digitaler Fingerabdruck der Daten und garantiert deren Integrität.

Hashing basiert auf dem Prinzip der Einweg-Funktion: Es ist einfach, aus Eingabedaten einen Hash-Wert zu berechnen, jedoch unmöglich, diesen Hash-Wert zurück in die ursprünglichen Daten zu übersetzen. Dieses Prinzip sorgt für hohe Sicherheit.

Mithilfe von mathematischen Funktionen, sogenannten Hashing-Algorithmen (z. B. SHA-256) wird der Hash-Wert erzeugt. Unabhängig von der Grösse der Originaldaten bleibt die Länge des Hash-Wertes konstant. Meist wird dieser Wert in hexadezimaler Form dargestellt – einer Kombination aus Zahlen (0–9) und Buchstaben (A–F).

Ein besonderes Merkmal des Hashings ist der Avalanche-Effekt: Schon die kleinste Änderung an den Eingangsdaten, wie ein Leerzeichen, erzeugt einen völlig anderen Hash-Wert. Dies macht Hashing besonders zuverlässig im Erkennen von Manipulationen.

Ein Beispiel, das den Hash-Algorithmus SHA-256 verwendet:

• Daten: „fidentity“ → Hash-Wert: 5a25417fa112c7bc591d7a79a4c1598908e2fe4cb1d73ea2a97b2576df40655a

• Daten: „fidentity AG“ → Hash-Wert: e753c1e761847c0f88b270602fdbfc900d146a353090d0fd870875bd1f997c4e

Diese Hash-Werte wurden mit dem Hash-Generator https://www.hashgenerator.de/ generiert.

Hashing im Alltag

Hashing wird überall dort eingesetzt, wo die Integrität von Daten sichergestellt werden muss. Integrität bedeutet, dass Daten unverändert und in ihrer ursprünglichen Form vorliegen – jede Abweichung oder Manipulation wird sofort erkennbar.

Beispiele für den Einsatz von Hashing im Alltag:

• Passwörter schützen: Hashing wandelt Passwörter in eindeutige Werte um, die selbst bei einem Datenbank-Leck nicht im Klartext sichtbar sind. Stattdessen werden nur die berechneten Hash-Werte gespeichert, wodurch ein hohes Mass an Sicherheit gewährleistet wird. Erfahren Sie indiesem Artikel (Englisch) zum Sony-Leak von 2014, warum Passwörter niemals im Klartext gespeichert werden sollten – damit sie für Hacker unbrauchbar bleiben.

• Blockchain sichern: Hashing stellt sicher, dass jede Transaktion in einer Blockchain unveränderlich bleibt. Jede Transaktion wird durch einen Hash-Wert dokumentiert, der mit vorherigen Transaktionen verknüpft ist. Dadurch wird die Integrität der gesamten Blockchain garantiert.

• Digitales Signieren: Beim digitalen Signieren wird der Hash-Wert eines Dokuments berechnet und in der Signatur verschlüsselt. Der Empfänger entschlüsselt den Wert und vergleicht ihn mit einem neu berechneten Hash-Wert. Stimmen beide Werte überein, ist das Dokument unverändert und die Integrität gewährleistet.

Fazit

Hashing bildet die technologische Grundlage für sichere und unveränderliche digitale Prozesse. Es garantiert die Integrität von Daten und ist die Basis für vertrauenswürdige Anwendungen wie Blockchain, Passwortschutz und digitale Signaturen.

Moderne Hash-Algorithmen wie SHA3-256 sind äusserst robust und bieten selbst gegenüber potenziellen Bedrohungen durch Quantencomputer ein hohes Sicherheitsniveau. Dennoch ist es entscheidend, Hashfunktionen kontinuierlich weiterzuentwickeln, um die Sicherheit langfristig zu gewährleisten und neuen Gefahren gewachsen zu sein.

Trotz wachsender Herausforderungen bleibt Hashing ein verlässliches Fundament, das Manipulation verhindert und digitale Prozesse zuverlässig schützt.

Glossar

• Avalanche-Effekt (auch Lawineneffekt):
  Ein Prinzip bei Hash-Algorithmen, das besagt, dass selbst minimale Änderungen an den Eingangsdaten einen völlig neuen Hash-Wert erzeugen.

• Blockchain:
  Eine dezentrale Datenbank-Technologie, die mithilfe von Hash-Werten und Kryptografie Daten in Blöcken speichert und diese zu einer unveränderlichen, transparenten Kette verknüpft. Typische Anwendungen sind z. B. Kryptowährungen und fälschungssichere Nachweise.

• Datenintegrität:
  Der Zustand, in dem Daten vollständig, unverändert und zuverlässig sind. Sie stellt sicher, dass Informationen während der Speicherung, Übertragung oder Verarbeitung korrekt bleiben und nicht manipuliert wurden.

• Digitale Signatur:
  Eine elektronische Signatur, die mithilfe kryptografischer Verfahren die Echtheit und Integrität eines Dokuments garantiert. Sie verbindet den Hash-Wert des Dokuments mit der Identität des Unterzeichners.

• Hash-Algorithmus:
  Ein konkretes Verfahren, das die mathematische Hashfunktion umsetzt und Daten beliebiger Grösse in einen festen, einzigartigen Wert umwandelt. Beispiele sind SHA-256 oder SHA3-256.

• Hash-Wert:
  Ein Hash-Wert ist ein digitaler Fingerabdruck, der durch einen Hash-Algorithmus aus den Eingangsdaten generiert wird. Er ist einzigartig für die jeweiligen Daten und ermöglicht es, deren Integrität sicherzustellen. Selbst kleinste Änderungen an den Daten führen zu einem komplett neuen Hash-Wert (Avalanche-Effekt). Ein Hash-Wert hat eine feste Länge, unabhängig von der Grösse der Eingangsdaten (z. B. 256 Bit bei SHA-256), und ist durch die Einweg-Funktion nicht zurückrechenbar. Hash-Werte werden in digitalen Signaturen, Blockchain und zur Passwortsicherung verwendet und garantieren, dass Daten unverändert bleiben.