بصمة الإصبع (الحوسبة)

لكي تؤدي خوارزمية بصمة الملفات الغرض المنشود منها، يجب أن تكون قادرة على تحديد هوية الملف بدقة شبه تامة. بعبارة أخرى، يجب أن يكون احتمال حدوث تصادم - أي حصول ملفين على نفس البصمة - ضئيلاً للغاية، مقارنةً باحتمال حدوث أسباب أخرى حتمية للأخطاء الجسيمة (مثل تدمير النظام بسبب حرب أو نيزك ): لنقل، 10⁻²⁰ ^أو أقل.

هذا الشرط مشابه إلى حد ما لشرط دالة التحقق من المجموع الاختباري ، ولكنه أكثر صرامة. للكشف عن تلف البيانات العرضي أو أخطاء النقل، يكفي أن تختلف قيم التحقق من المجموع الاختباري للملف الأصلي وأي نسخة تالفة منه بفارق شبه مؤكد، وذلك بافتراض وجود نموذج إحصائي للأخطاء. في الحالات الاعتيادية، يُمكن تحقيق هذا الهدف بسهولة باستخدام قيم تحقق من المجموع الاختباري 16 أو 32 بت. في المقابل، يجب أن تكون بصمات الملفات بطول 64 بت على الأقل لضمان التفرد الظاهري في أنظمة الملفات الكبيرة (انظر هجوم عيد الميلاد ).

عند إثبات الشرط المذكور أعلاه، يجب مراعاة أن الملفات تُنشأ بواسطة عمليات غير عشوائية إلى حد كبير، مما يُنشئ تبعيات معقدة بينها. على سبيل المثال، في شبكة أعمال نموذجية، نجد عادةً العديد من أزواج أو مجموعات المستندات التي لا تختلف إلا بتعديلات طفيفة أو تغييرات بسيطة أخرى. يجب أن تضمن خوارزمية بصمة الملفات الجيدة أن تُنتج هذه العمليات "الطبيعية" بصمات مميزة، بالمستوى المطلوب من اليقين.

غالبًا ما تُدمج ملفات الحاسوب بطرقٍ متنوعة، مثل الدمج التسلسلي (كما في ملفات الأرشيف ) أو التضمين الرمزي (كما في توجيه #include الخاص بمعالج C المسبق ). تسمح بعض خوارزميات بصمات الملفات بحساب بصمة الملف المركب من بصمات أجزائه المكونة. قد تكون خاصية "الدمج" هذه مفيدة في بعض التطبيقات، مثل اكتشاف متى يحتاج برنامج ما إلى إعادة تجميع.

تُعدّ خوارزمية رابين لبصمات الأصابع النموذج الأولي لهذه الفئة. ^{[ 1 ]} فهي سريعة وسهلة التطبيق، وتسمح بالتركيب، وتأتي مع تحليل رياضي دقيق لاحتمالية التصادم. أي أن احتمالية أن تُنتج سلسلتان r و s نفس بصمة الأصابع المكونة من w بت لا تتجاوز max(| r |,| s |)/ ^{2w -1} ، حيث | r | يُمثل طول r بالبتات. تتطلب الخوارزمية اختيار "مفتاح" داخلي مكون من w بت مسبقًا، ويظل هذا الضمان ساريًا طالما تم اختيار السلسلتين r و s دون معرفة المفتاح.

إن طريقة رابين ليست آمنة ضد الهجمات الخبيثة. إذ يمكن لوكيل معادٍ اكتشاف المفتاح بسهولة واستخدامه لتعديل الملفات دون تغيير بصمتها.

يمكن أن تعمل وظائف التجزئة ذات الدرجة التشفيرية السائدة بشكل عام كوظائف بصمات عالية الجودة، وتخضع لتدقيق مكثف من قبل محللي التشفير ، ولها ميزة أنها يُعتقد أنها آمنة ضد الهجمات الخبيثة.

من عيوب خوارزميات التشفير التجزئية مثل MD5 و SHA أنها تستغرق وقتًا أطول بكثير للتنفيذ مقارنةً بخوارزمية بصمة رابين. كما أنها تفتقر إلى ضمانات مثبتة بشأن احتمالية التصادم. بعض هذه الخوارزميات، ولا سيما MD5 ، لم تعد موصى بها لبصمات البيانات الآمنة. مع ذلك، لا تزال مفيدة للتحقق من الأخطاء، حيث لا يُعد التلاعب المتعمد بالبيانات مصدر قلق رئيسي.