Расчет хэш функции python

hashlib — хеширование строк в Python на примерах — MD5, SHA1

В Python хеш-функция принимает вводную последовательность с переменной длиной в байтах и конвертирует ее в последовательность с фиксированной длиной. Данная функция односторонняя.

Это значит, что если f является функцией хеширования, f(x) вычисляется довольно быстро и без лишних сложностей, однако на повторное получение х потребуется очень много времени. Значение, что возвращается хеш-функцией, обычно называют хешем, дайджестом сообщения, значением хеша или контрольной суммой. В подобающем большинстве случаев для предоставленного ввода хеш-функция создает уникальный вывод. Однако, в зависимости от алгоритма, есть вероятность возникновения конфликта, вызванного особенностями математических теорий, что лежат в основе этих функций.

Что такое хеш-функция Python

Хеш-функции используются в криптографических алгоритмах, электронных подписях, кодах аутентификации сообщений, обнаружении манипуляций, сканировании отпечатков пальцев, контрольных суммах (проверка целостности сообщений), хеш-таблицах, хранении паролей и многом другом.

Как Python-разработчику, вам могут понадобиться эти функции для проверки дубликатов данных и файлов, проверки целостности данных при передаче информации по сети, безопасного хранения паролей в базах данных или, возможно, для какой-либо работы, связанной с криптографией.

Есть вопросы по Python?

На нашем форуме вы можете задать любой вопрос и получить ответ от всего нашего сообщества!

Источник

Функция hash() в Python

hash() в Python – одна из встроенных функций. Сегодня мы рассмотрим использование функции hash() и то, как мы можем переопределить ее для нашего настраиваемого объекта.

Что такое hash() в Python?

hash() в Python – это целое число фиксированного размера, которое идентифицирует конкретное значение.

Отметим, что может означать:

• Одинаковые данные будут иметь одинаковое хеш-значение.
• Даже небольшое изменение исходных данных может привести к совершенно иному хеш-значению.
• Хеш получается из хеш-функции, в обязанности которой входит преобразование данной информации в закодированный хеш.
• Очевидно, что количество объектов может быть намного больше, чем количество хеш-значений, и поэтому два объекта могут хешировать одно и то же. Это называется конфликтом хэша. Это означает, что если два объекта имеют одинаковый хэш-код, они не обязательно имеют одно и то же значение.

Что такое хеш-функция?

Мы можем более подробно рассказать о хешировании, но здесь стоит упомянуть важный момент, касающийся создания функции хорошего хеширования:

1. Помимо приведенного выше определения, хеш-значение объекта должно быть простым для вычисления с точки зрения пространства и сложности памяти.
2. Хеш-коды чаще всего используются при сравнении ключей словаря. Хэш-код ключей словаря сравнивается при поиске определенного ключа. Сравнение хеш-значений происходит намного быстрее, чем сравнение полных значений ключей, потому что набор целых чисел, которым хеш-функция сопоставляет каждый ключ словаря, намного меньше, чем сам набор объектов.

Также обратите внимание, что если два числовых значения могут сравниваться как равные, они также будут иметь одинаковый хэш, даже если они принадлежат к разным типам данных, например 1 и 1.0.

String hash

Давайте начнем создавать простые примеры и скрипты, в которых функция hash() может быть очень полезной. В этом примере мы просто получим хеш-значение String.

name = "Shubham" hash1 = hash(name) hash2 = hash(name) print("Hash 1: %s" % hash1) print("Hash 2: %s" % hash2)

При запуске этого скрипта мы получим следующий результат:

Если вы снова запустите тот же скрипт, хеш изменится, как показано ниже:

Таким образом, срок жизни хэша зависит только от области действия программы, и он может измениться, как только программа завершится.

Хеш с небольшим изменением данных

Здесь мы увидим, как небольшое изменение данных может изменить хеш-значение. Он изменится полностью или немного? Лучше всего узнать через скрипт:

name1 = "Shubham" name2 = "Shubham!" hash1 = hash(name1) hash2 = hash(name2) print("Hash 1: %s" % hash1) print("Hash 2: %s" % hash2)

Теперь запустим этот скрипт:

Посмотрите, как полностью изменился хеш, когда в исходных данных изменился только один символ. Это делает значение хеш-функции совершенно непредсказуемым.

Как определить функцию hash() для пользовательских объектов?

Внутренне функция hash() работает, переопределяя функцию __hash __(). Стоит отметить, что не каждый объект может быть хеширован (изменяемые коллекции не хешируются). Мы также можем определить эту функцию для нашего пользовательского класса. Собственно, этим и займемся сейчас. Перед этим отметим несколько важных моментов:

• Реализация Hashable не должна выполняться для изменяемых коллекций, поскольку ключи должны быть неизменными для хеширования.
• Нам не нужно определять пользовательскую реализацию функции __eq __(), поскольку она определена для всех объектов.

Теперь давайте определим объект и переопределим функцию __hash __():

class Student: def __init__(self, age, name): self.age = age self.name = name def __eq__(self, other): return self.age == other.age and self.name == other.name def __hash__(self): return hash((self.age, self.name)) student = Student(23, 'Shubham') print("The hash is: %d" % hash(student))

Теперь запустим этот скрипт:

Эта программа фактически описывала, как мы можем переопределить функции __eq __() и __hash __(). Таким образом, мы можем определить нашу собственную логику для сравнения любых объектов.

Почему изменяемые объекты нельзя хэшировать?

Как мы уже знаем, хешировать можно только неизменяемые объекты. Это ограничение, запрещающее хеширование изменяемого объекта, значительно упрощает хеш-таблицу. Давайте разберемся как.

Если разрешено хеширование изменяемого объекта, нам нужно обновлять хеш-таблицу каждый раз, когда обновляется значение объектов. Это означает, что нам придется переместить объект в совершенно другое место.

В Python у нас есть два объекта, которые используют хеш-таблицы, словари и наборы:

• Словарь представляет собой хеш-таблицу и называется ассоциативным массивом. В словаре хешируются только ключи, а не значения. Вот почему ключ словаря также должен быть неизменяемым объектом, в то время как значения могут быть любыми, даже изменяемым списком.
• Набор содержит уникальные объекты, которые можно хешировать. Если у нас есть нехешируемые элементы, мы не можем использовать set и должны вместо этого использовать list.

Источник

Использование функции hash() в Python

В сегодняшней статье мы рассмотрим встроенную в Python функцию hash() . Эта функция вычисляет хеш-значение объекта Python.

Базовый синтаксис hash()

Эта функция принимает неизменяемый объект Python и возвращает хеш-значение этого объекта.

Помните, что значение хеш-функции зависит от хеш-функции (из __hash__() ), которую hash() вызывает изнутри. Эта хеш-функция должна давать почти случайное распределение.

Итак, почему мы хотим, чтобы хеш-функция так сильно рандомизировала свои значения? Это потому, что мы хотим, чтобы хеш-функция отображала почти каждый ключ в уникальное значение.

Если ваши значения распределены случайным образом, будет очень мало шансов, что два разных ключа будут сопоставлены с одним и тем же значением, что мы и хотим.

Теперь давайте посмотрим на используемую функцию hash() для простых объектов, таких как целые числа, числа с плавающей запятой и строки.

Использование и примеры

int_hash = hash(1020) float_hash = hash(100.523) string_hash = hash("Hello from AskPython") print(f"For , Hash : ") print(f"For , Hash: ") print(f"For , Hash: ")

For 1020, Hash : 1020 For 100.523, Hash: 1205955893818753124 For Hello from AskPython, Hash: 5997973717644023107

Как видите, целые числа имеют то же хеш-значение, что и их исходное значение. Но значения, очевидно, разные для объектов типа float и string.

Теперь будет небезопасно, если один и тот же объект (кроме целых чисел и чисел с плавающей запятой) всегда имеет одно и то же хеш-значение. Итак, если вы снова запустите приведенный выше фрагмент, вы заметите другие значения.

Например, это мой результат, когда я запускаю тот же фрагмент во второй раз.

For 1020, Hash : 1020 For 100.523, Hash: 1205955893818753124 For Hello from AskPython, Hash: -7934882731642689997

Как видите, значение строки изменилось. Это хорошо, потому что это предотвращает потенциально доступ к одному и тому же объекту. Хеш-значение остается постоянным только до завершения вашей программы.

После этого он продолжает меняться каждый раз, когда вы снова запускаете свою программу.

Почему мы не можем использовать hash() для изменяемых объектов?

Теперь помните, что мы упоминали ранее, что hash() используется только для неизменяемых объектов. Что это значит?

Это означает, что мы не можем использовать hash() для изменяемых объектов, таких как списки, множества, словари и т. д.

TypeError: unhashable type: 'list'

Почему это происходит? Что ж, для программы было бы проблематично постоянно изменять значение хеш-функции каждый раз, когда изменяется значение изменяемого объекта.

Это займет очень много времени, чтобы снова обновлять хеш-значение. Если вы это сделаете, Python потребуется много времени, чтобы продолжать ссылаться на один и тот же объект, поскольку ссылки будут постоянно меняться.

Из-за этого мы не можем хэшировать изменяемые объекты с помощью hash() , поскольку они имеют только одно значение, которое скрыто от нас, так что программа может внутренне сохранять ссылку на него.

Однако мы можем использовать hash() для неизменяемого кортежа. Это кортеж, состоящий только из неизменяемых объектов, таких как int, float и т. д.

>>> print(hash((1, 2, 3))) 2528502973977326415 >>> print(hash((1, 2, 3, "Hello"))) -4023403385585390982 >>> print(hash((1, 2, [1, 2]))) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in TypeError: unhashable type: 'list'

Использование для настраиваемого объекта

Поскольку реализация Python hash() по умолчанию работает путем переопределения __hash__() , мы можем создать наш собственный метод hash() для наших настраиваемых объектов, переопределив __hash__() , при условии, что соответствующие атрибуты неизменны.

Давайте сейчас создадим класс Student .

Мы переопределим метод __hash__() для вызова hash() для соответствующих атрибутов. Мы также будем реализовывать метод __eq__() для проверки равенства между двумя настраиваемыми объектами.

class Student: def __init__(self, name, id): self.name = name self.id = id def __eq__(self, other): # Equality Comparison between two objects return self.name == other.name and self.id == other.id def __hash__(self): # hash(custom_object) return hash((self.name, self.id)) student = Student('Amit', 12) print("The hash is: %d" % hash(student)) # We'll check if two objects with the same attribute values have the same hash student_copy = Student('Amit', 12) print("The hash is: %d" % hash(student_copy))

The hash is: 154630157590 The hash is: 154630157597

Мы действительно можем наблюдать за хешем нашего настраиваемого объекта. Два разных объекта, даже с одинаковыми значениями атрибутов, имеют разные хеш-значения.

Источник