ハッシュ関数とは？データ改ざん検出の仕組みを解説

DE152：ハッシュ関数を用いて、データの改ざんを検出できる

「ハッシュ関数って何？」「どうやってデータの改ざんを防ぐの？」と疑問に思ったことはありませんか？
現代の情報社会では、データの信頼性を守ることが重要です。その中でも、ハッシュ関数はシンプルかつ強力な方法でデータの改ざん検出を実現します。

この記事では、ハッシュ関数の仕組みをわかりやすく解説し、具体的な活用例を交えて、データ保護にどのように役立つかを説明します。これを読めば、ハッシュ関数の役割を理解し、自分のデータ管理に活かせる知識が得られます。

ハッシュ関数とは、入力データ（文字列やファイルなど）を固定長の値（ハッシュ値）に変換するアルゴリズムです。たとえば、名前やファイルの内容を入力しても、出力されるハッシュ値は一定の長さでランダムな文字列のように見えます。

まず、データ（例: ファイルの内容やメッセージ）をハッシュ関数に通して、ハッシュ値を生成します。このハッシュ値は、データの「指紋」のようなものです。

例:
「データの内容が ‘Hello’」の場合

生成したハッシュ値と元データを一緒に送信するか、データとハッシュ値を保管しておきます。

データが受信または読み込まれた際に、再度ハッシュ関数を適用して新しいハッシュ値を生成します。この新しいハッシュ値と、送信・保存時のハッシュ値を比較します。

ファイルをダウンロードした際、提供元が公開しているハッシュ値と、ダウンロードしたファイルのハッシュ値を比較することで、データが途中で改ざんされていないか確認できます。

システムはユーザーのパスワードをそのまま保存せず、ハッシュ値として保存します。これにより、万が一データベースが漏洩しても、実際のパスワードを知られるリスクが低くなります。

ハッシュ関数を用いることで、デジタル署名の検証や改ざん検出が可能です。これは電子メールや契約書の正当性を保証する際に使われます。

衝突（Collision）
異なる入力が同じハッシュ値を生成する可能性はゼロではありません（ただし非常に低確率）。そのため、安全性の高いアルゴリズム（例: SHA-256）を選ぶことが重要です。
古いアルゴリズムの回避
MD5やSHA-1など、古いハッシュアルゴリズムは脆弱性が発見されており、新しいアルゴリズム（SHA-256、SHA-3など）を使用することが推奨されます。
鍵付きハッシュ関数（HMAC）の活用
共有秘密鍵を加えることで、第三者による改ざんをさらに防止できます。