Практическая работа №22 Реализация хешированных таблиц страниц

Цель работы:изучить основные методы организации таблиц идентификаторов, получить представление о преимуществах и недостатках, присущих различным методам организации таблиц идентификаторов, научиться

Индивидуальное задание:

Оборудование: ПК с операционной системой Windows XP/7/8.

Теоретические сведения

Хеширование (иной вариант написания — хэширование; англ. hashing) — преобразование по определённому алгоритму входного массива данных произвольной длины в выходную битовую строку фиксированной длины. Такие преобразования также называются хэш-функциями или «функциями свёртки», а их результаты называют хэшем, хэш-кодом, хэш-суммой или «сводкой сообщения».

Хэширование применяется для построения ассоциативных массивов, поиска дубликатов в сериях наборов данных, построения достаточно уникальных идентификаторов для наборов данных, контрольного суммирования с целью обнаружения случайных или намеренных ошибок при хранении или передаче, для хранения паролей в системах защиты (в этом случае доступ к области памяти, где находятся пароли, не позволяет восстановить сам пароль), при выработке электронной подписи (на практике часто подписывается не само сообщение, а его хэш-образ).

В общем случае однозначного соответствия между исходными данными и хэш-кодом нет в силу того, что количество значений хэш-функций меньше, чем число вариантов значений входного массива; существует множество массивов с разным содержимым, но дающих одинаковые хэш-коды — так называемые коллизии. Вероятность возникновения коллизий играет немаловажную роль в оценке качества хэш-функций.

Хеш-табли́ца — это структура данных, реализующая интерфейс ассоциативного массива, а именно, она позволяет хранить пары (ключ, значение) и выполнять три операции: операцию добавления новой пары, операцию поиска и операцию удаления пары по ключу.

Существуют два основных варианта хеш-таблиц: с цепочками и открытой адресацией. Хеш-таблица содержит некоторый массив H, элементы которого есть пары (хеш-таблица с открытой адресацией) или списки пар (хеш-таблица с цепочками).

Выполнение операции в хеш-таблице начинается с вычисления хеш-функции от ключа. Получающееся хеш-значение i = \mbox{hash}(key) играет роль индекса в массиве H. Затем выполняемая операция (добавление, удаление или поиск) перенаправляется объекту, который хранится в соответствующей ячейке массива H[i].

Ситуация, когда для различных ключей получается одно и то же хеш-значение, называется коллизией. Такие события не так уж и редки — например, при вставке в хеш-таблицу размером 365 ячеек всего лишь 23-х элементов вероятность коллизии уже превысит 50% (если каждый элемент может равновероятно попасть в любую ячейку) — см. парадокс дней рождения. Поэтому механизм разрешения коллизий — важная составляющая любой хеш-таблицы.

В некоторых специальных случаях удаётся избежать коллизий вообще. Например, если все ключи элементов известны заранее (или очень редко меняются), то для них можно найти некоторую совершенную хеш-функцию, которая распределит их по ячейкам хеш-таблицы без коллизий. Хеш-таблицы, использующие подобные хеш-функции, не нуждаются в механизме разрешения коллизий, и называются хеш-таблицами с прямой адресацией.

Число хранимых элементов, делённое на размер массива H (число возможных значений хеш-функции), называется коэффициентом заполнения хеш-таблицы (loadfactor) и является важным параметром, от которого зависит среднее время выполнения операций.

Криптографическая хеш-функция — всякая хеш-функция, являющаяся криптостойкой, то есть удовлетворяющая ряду требований, специфичных для криптографических приложений.

Ход работы

1. Ознакомиться с теоретическими сведениями

2. Для ОС Linux. Осуществить защиту выбранного файла.

а. Правой кнопкой мыши щелкнуть по файлу и выбрать функцию Действия- Зашифровать файл.

б. Выбрать в разделе Параметры пункт Симметричное шифрование.

в. Ввести пароль

г. Удалить исходный файл

д. Проверить функционирование защиты.

3. Для ОС Windows. Установить программу Enciphering для шифровки необходимой информации (выбрать файл).

Установить LimBlockFolder для установки пароля на папку с файлом, обработанным программой Enciphering.

4. Самостоятельно найти, выбрать и установить бесплатную утилиту для защиты информации с открытым исходным кодом.

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать следующие пункты:

- название практической работы;

- цель работы;

- краткие теоретические сведения;

- индивидуальное задание для выполнения работы;

- краткое описание хода выполнения работы;

- результаты выполнения работы;

- выводы.