[알고리즘] 해시(Hash)

해시(Hash) 알고리즘

해시 알고리즘은 데이터를 빠르게 검색하고 저장하기 위한 기술로, 키-값 형태의 데이터를 처리합니다. 이 알고리즘은 해시 함수를 통해 임의의 크기의 데이터를 고정된 크기의 해시 값으로 변환합니다.

주요 구성 요소

1. 해시 함수(Hash Function)
   • 해시 함수는 입력된 키를 고정된 크기의 해시 값으로 변환하는 역할을 합니다. 좋은 해시 함수는 충돌을 최소화하고, 입력 데이터의 작은 변경에도 다른 해시 값을 생성해야 합니다.
2. 해싱(Hashing)
   • 해싱은 키를 해시 값으로 변환하는 과정을 의미합니다. 이 과정에서 키의 원래 순서는 사라집니다.
3. 해시 테이블(Hash Table)
   • 해시 테이블은 키-값 쌍을 저장하는 자료구조로, 해시 함수를 사용하여 데이터를 색인합니다. 해시 테이블은 빠른 검색과 삽입, 삭제 연산을 지원합니다.

해시 알고리즘의 특징

• 고정된 출력 크기: 해시 알고리즘은 입력 데이터의 크기에 관계없이 항상 고정된 크기의 해시 값을 생성합니다.
• 단방향 함수: 해시 함수는 일방향 함수로, 해시 값에서 원래 데이터로의 복원이 어렵습니다.
• 고속 연산: 대부분의 해시 알고리즘은 빠른 속도로 동작합니다.
• 충돌 저항성: 좋은 해시 알고리즘은 충돌을 최소화하여 안정적인 분포를 유지합니다.

해시 알고리즘의 응용

• 데이터 무결성 검사: 데이터가 변경되지 않았는지 확인하기 위해 해시 값을 사용합니다.
• 암호화 및 인증: 사용자의 비밀번호나 인증 토큰 등을 안전하게 저장하고 검증하기 위해 해시 값을 사용합니다.
• 자료구조: 해시 테이블, 해시 집합, 해시 맵 등의 자료구조를 구현하기 위해 해시 값을 사용합니다.

해시 충돌 해결 방법

해시 충돌은 서로 다른 키가 같은 해시 값을 가질 때 발생합니다. 이를 해결하기 위한 방법으로는 Separating Chaining과 Open Addressing이 있습니다.

• Separating Chaining: 충돌이 발생한 인덱스에 연결 리스트를 사용하여 데이터를 저장합니다1.
• Open Addressing: 충돌이 발생하면 인덱스 뒤의 빈 버킷을 찾아 데이터를 저장합니다. 예로 Linear Probing, Quadratic Probing 등이 있습니다1.

해시 알고리즘은 다양한 분야에서 빠른 데이터 처리와 보안을 위해 널리 사용됩니다.