碰撞 (計算機科學)

在計算機科學中，碰撞或衝突是指兩個不同的元素具有相同的哈希值、校驗和，數字指紋時發生的情況。當數據量足夠多（例如將所有可能的人名和計算機文件名映射到一段字符上）時，碰撞是不可避免的。這僅僅是鴿巢原理的一個實例。

哈希碰撞是指兩個不同的輸入值經過哈希函數處理後得到相同的輸出值。 這種情況在哈希表數據結構中尤為重要，因為它可能影響查找和存儲的效率。

哈希碰撞的發生是不可避免的，主要原因如下：

1. 輸入空間通常大於輸出空間：哈希函數將任意長度的輸入映射到固定長度的輸出，必然會有多個輸入對應同一個輸出.
2. 生日悖論：根據概率論，即使在相對較小的樣本空間中，也有較高的概率出現重複.

處理哈希碰撞的主要方法有兩種：

1. 開放尋址法：當發生碰撞時，繼續探測散列表的下一個位置，直到找到空槽.
2. 鏈接法：在每個散列表槽位使用鍊表存儲發生碰撞的元素

一個優秀的哈希函數應該滿足以下條件：

1. 單向性：難以從哈希值反推原始輸入。
2. 弱無碰撞性：給定一個輸入，難以找到另一個輸入產生相同的哈希值。
3. 強無碰撞性：難以找到任意兩個不同輸入產生相同的哈希值.

在實際應用中，哈希碰撞可能被惡意利用。例如，攻擊者可能通過製造大量碰撞來增加服務器查詢哈希表的時間，從而導致性能下降或服務癱瘓.為了減少哈希碰撞的影響，可以採取以下措施：

1. 選擇高質量的哈希函數。
2. 使用足夠大的哈希表以減少碰撞概率。
3. 實現有效的碰撞解決策略，如鏈接法或開放尋址法。
4. 在必要時動態調整哈希表大小。

總之，雖然哈希碰撞無法完全避免，但通過合理的設計和實現，可以最大限度地減少其對系統性能的影響。

碰撞的影響依程序而異。當散列函數和數字指紋用於標識相似數據時，程序被設計成儘可能增加相似但不同的數據發生碰撞的可能性；校驗和則不同，要求儘可能使得相似的數據輸出不同，而不考慮不同數據輸出相同的情況。

參見

• 生日攻擊

外部連結

• http://permabit.wordpress.com/2008/07/18/what-do-hash-collisions-really-mean/ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）