Was ist eine Prüfsumme?

Eine Prüfsumme ist ein aus einem Datensatz abgeleiteter Wert, um dessen Integrität zu überprüfen und Fehler zu erkennen. Die Berechnung erfolgt mithilfe eines speziellen Algorithmus, der die Daten verarbeitet und eine eindeutige Zeichenfolge oder einen eindeutigen numerischen Wert generiert. Wann Daten werden übermittelt bzw. gespeichert wird, wird auch die Prüfsumme mitgesendet bzw. gespeichert.

Eine Prüfsumme ist ein berechneter Wert, der zur Überprüfung verwendet wird Integrität eines Datensatzes, um sicherzustellen, dass die Daten während der Übertragung oder Speicherung nicht verändert oder beschädigt wurden. Es wird durch die Anwendung eines spezifischen Algorithmus generiert, der die Informationen verarbeitet und eine eindeutige Zeichenfolge oder einen numerischen Wert erzeugt, der den ursprünglichen Datensatz darstellt.

Diese Prüfsumme wird dann zusammen mit den Daten gesendet oder gespeichert. Wenn auf die Daten zugegriffen wird oder sie empfangen werden, wird derselbe Algorithmus auf die abgerufenen Daten angewendet, um eine neue Prüfsumme zu erstellen. Dieser neue Wert wird mit der ursprünglichen Prüfsumme verglichen; Wenn sie übereinstimmen, bedeutet dies, dass die Daten intakt und unverändert sind. Wenn sich die Werte jedoch unterscheiden, bedeutet dies, dass die Daten möglicherweise beschädigt oder manipuliert wurden. Prüfsummen werden häufig in verschiedenen Anwendungen verwendet, einschließlich Dateiübertragungen, Datenspeichervorrichtung, Softwareverteilung und Netzwerkkommunikation, um Datenintegrität und -zuverlässigkeit sicherzustellen.

Warum sind Prüfsummen nützlich?

Prüfsummen sind nützlich, da sie eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Datenintegrität und -zuverlässigkeit in verschiedenen Anwendungen spielen. Prüfsummen stellen eine einfache, aber effektive Methode zur Fehlererkennung dar und helfen dabei, dies zu überprüfen Die Daten wurden nicht beschädigtwährend der Übertragung oder Speicherung verändert oder manipuliert werden.

Beim Senden oder Speichern von Daten wird eine Prüfsumme berechnet und mit den Daten gespeichert. Beim Abruf bzw. Empfang kann die Prüfsumme neu berechnet und mit dem Original verglichen werden. Wenn die Prüfsummen übereinstimmen, bestätigt dies, dass die Daten intakt und unverändert sind. Wenn sie sich unterscheiden, weist dies auf mögliche Fehler oder Beschädigungen hin, die weitere Untersuchungen oder eine erneute Übertragung erforderlich machen. Dieser Prozess hilft dabei Datenverlust verhindern, die Genauigkeit aufrechterhalten und die Zuverlässigkeit datenabhängiger Vorgänge sicherstellen, was Prüfsummen zu einem unverzichtbaren Werkzeug in Datenverwaltungs- und Kommunikationssystemen macht.

Wie funktioniert eine Prüfsumme?

Eine Prüfsumme generiert einen eindeutigen Wert, der den Inhalt eines Datensatzes darstellt und zur Erkennung von Fehlern oder Änderungen verwendet werden kann. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Erklärung zur Funktionsweise:

Prüfsummenberechnung. Wenn Daten für die Übertragung oder Speicherung vorbereitet werden, wird ein spezieller Algorithmus auf die Daten angewendet, um die Prüfsumme zu berechnen. Dieser Algorithmus verarbeitet den gesamten Datensatz und wandelt ihn in eine Zeichenfolge oder einen numerischen Wert fester Länge um, die als Prüfsumme bezeichnet wird. Gemeinsam Algorithmen umfassen CRC (Cyclic Redundancy Check), MD5und SHA-256.
Speichern oder Übertragen. Die Prüfsumme wird dann zusammen mit den Daten gespeichert oder mit übertragen. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder, der die Daten empfängt oder abruft, auch Zugriff auf die Prüfsumme hat.
Datenabruf oder -empfang. Wenn später auf die Daten zugegriffen oder sie empfangen werden, wird derselbe Algorithmus verwendet, um die Prüfsumme basierend auf den abgerufenen Daten neu zu berechnen.
Vergleich. Die neu berechnete Prüfsumme wird mit der ursprünglichen Prüfsumme verglichen, die mit den Daten gespeichert oder übertragen wurde.
Nachprüfung. Wenn die beiden Prüfsummen übereinstimmen, bestätigt dies, dass die Daten intakt und unverändert geblieben sind. Wenn sie nicht übereinstimmen, deutet dies darauf hin, dass die Daten während der Übertragung oder Speicherung möglicherweise beschädigt, verändert oder manipuliert wurden.

Arten von Prüfsummen

Prüfsummen gibt es in verschiedenen Formen, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen und Ebenen der Datenintegritätssicherung konzipiert sind. Hier sind einige gängige Arten von Prüfsummen und ihre Funktionsweise:

Paritätsbit-Prüfsumme

Ein Paritätsbit ist die einfachste Form einer Prüfsumme und wird hauptsächlich zur grundlegenden Fehlererkennung bei der digitalen Datenübertragung verwendet. Bei dieser Methode eine einzelne Bit wird zu einer Binärdatenfolge hinzugefügt, um sicherzustellen, dass die Gesamtzahl der 1-Bits gerade (gerade Parität) oder ungerade (ungerade Parität) ist. Beim Empfang der Daten wird die Parität neu berechnet und mit dem übertragenen Paritätsbit verglichen. Wenn eine Nichtübereinstimmung vorliegt, weist dies auf einen Fehler in den Daten hin. Obwohl sie einfach zu implementieren sind, können Paritätsbitprüfsummen nur Einzelbitfehler erkennen und sind nicht für komplexere Fehlererkennungsanforderungen geeignet.

Zyklische Redundanzprüfung (CRC)

CRC ist ein weit verbreiteter Prüfsummenalgorithmus in Netzwerkkommunikations- und Speichergeräten. Es behandelt Daten als große Binärzahlen, dividiert sie durch ein vorgegebenes Polynom und verwendet den Rest dieser Division als Prüfsumme. Diese Prüfsumme hängt der Absender vor der Übertragung an die Daten an. Beim Empfang der Daten führt der Empfänger die gleiche Division durch und vergleicht das Ergebnis mit der empfangenen Prüfsumme. CRC ist äußerst effektiv bei der Erkennung häufiger Fehler, die durch Rauschen in Übertragungskanälen verursacht werden, wie z. B. Einzelbitfehler, Burst-Fehler und komplexere Fehlermuster.

MD5 (Message Digest-Algorithmus 5)

MD5 ist eine weit verbreitete kryptografische Hash-Funktion, die eine 128-Bit-Prüfsumme erzeugt, die oft als 32-stellige Hexadezimalzahl dargestellt wird. Es verarbeitet die Eingabedaten in 512-Bit-Blöcken und erzeugt eine Ausgabe fester Größe. MD5 wird häufig zur Überprüfung der Datenintegrität bei der Softwareverteilung verwendet, wobei die Prüfsumme einer heruntergeladenen Datei mit einem bekannten MD5-Wert verglichen werden kann, um sicherzustellen, dass die Datei nicht verändert wurde. Aufgrund von Schwachstellen, die Hash-Kollisionen ermöglichen (verschiedene Eingaben erzeugen dieselbe Prüfsumme), gilt MD5 jedoch für kryptografische Zwecke als unsicher, findet aber dennoch Verwendung in nicht sicherheitskritischen Anwendungen.

SHA-256 (Sicherer Hash-Algorithmus 256-Bit)

SHA-256 ist Teil der SHA-2-Familie kryptografischer Hash-Funktionen, die ein höheres Maß an Sicherheit bieten sollen als ihre Vorgänger wie MD5 und SHA-1. Es generiert eine 256-Bit-Prüfsumme und macht es damit widerstandsfähiger gegen Hash-Kollisionen und Pre-Image-Angriffe. Aufgrund seiner Robustheit wird SHA-256 häufig in Sicherheitsprotokollen verwendet, unter anderem SSL / TLS für sichere Webkommunikation, digitale Signaturen und Blockchain-Technologien. Es stellt sicher, dass jede Änderung der Eingabedaten, auch nur ein einziges Bit, zu einer deutlich anderen Prüfsumme führt, was eine starke Integritätsüberprüfung ermöglicht.

Adler-32

Adler-32 ist ein Prüfsummenalgorithmus, der in Datenüberprüfungsprozessen wie verwendet wird Dateikomprimierung mit der zlib-Bibliothek. Als Kombination zweier 16-Bit-Summen sorgt es für ein Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Fehlererkennungsfähigkeit. Die erste Summe, A, ist die Summe aller Bytes im Datenstrom, während die zweite Summe, B, die kumulative Summe von A ist. Diese Methode ist schneller als CRC und eignet sich für Anwendungen, bei denen die Geschwindigkeit entscheidend ist und das Risiko einer Datenkorruption besteht ist relativ gering. Obwohl es nicht so robust ist wie CRC, bietet Adler-32 einen guten Kompromiss für bestimmte Anwendungen, insbesondere in Umgebungen mit niedrigen Fehlerraten.

Verwendung von Prüfsummen

Prüfsummen werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, um die Datenintegrität sicherzustellen, Fehler zu erkennen und die Sicherheit zu erhöhen. Hier sind einige häufige Verwendungszwecke von Prüfsummen:

Datenübertragung. Prüfsummen werden in der Datenübertragung häufig verwendet, um Fehler zu erkennen, die bei der Datenübertragung über Netzwerke auftreten können. Wenn Datenpakete über ein Netzwerk gesendet werden, wird eine Prüfsumme berechnet und jedem Paket beigefügt. Nach Erhalt wird die Prüfsumme neu berechnet und mit dem Original verglichen. Wenn Unstimmigkeiten festgestellt werden, weist dies auf eine Datenbeschädigung hin und führt zu einer erneuten Übertragung der betroffenen Pakete. Dadurch wird sichergestellt, dass die empfangenen Daten korrekt und intakt sind und die Zuverlässigkeit der Netzwerkkommunikation gewährleistet bleibt.
Überprüfung der Dateiintegrität. Prüfsummen werden häufig zur Überprüfung der Integrität von Dateien verwendet, insbesondere bei Downloads und Dateiübertragungen. Softwarehändler stellen häufig Prüfsummen für herunterladbare Dateien bereit, damit Benutzer überprüfen können, ob die Dateien nicht beschädigt oder manipuliert wurden. Durch den Vergleich der Prüfsumme der heruntergeladenen Datei mit der bereitgestellten Prüfsumme können Benutzer sicherstellen, dass die Datei authentisch ist und während des Downloadvorgangs nicht verändert wurde.
Datenspeicher. In Datenspeichersystemen werden Prüfsummen verwendet, um die Integrität gespeicherter Daten sicherzustellen. Speichergeräte, wie z Festplatte und SSDsverwenden häufig Prüfsummen, um Fehler zu erkennen und zu korrigieren, die aufgrund von Hardwarefehlern oder anderen Problemen auftreten. Beim Schreiben von Daten auf das Speichermedium wird eine Prüfsumme berechnet und neben den Daten gespeichert. Beim Abruf wird die Prüfsumme neu berechnet und mit der gespeicherten Prüfsumme verglichen, um die Datenintegrität zu überprüfen.
Netzwerkprotokolle. Viele Netzwerkprotokolle verwenden Prüfsummen, um die Integrität der über das Internet übertragenen Daten sicherzustellen. Zum Beispiel die Übertragungskontrollprotokoll (TCP) verwendet eine Prüfsumme, um Fehler im Header und in den Daten jedes Pakets zu erkennen. Wenn die berechnete Prüfsumme nicht mit der empfangenen Prüfsumme übereinstimmt, gilt das Paket als beschädigt und wird verworfen oder erneut übertragen.
Kryptografisch Anwendungen. Prüfsummen spielen eine entscheidende Rolle in kryptografischen Anwendungen, bei denen Datenintegrität und -sicherheit von größter Bedeutung sind. Kryptografische Hash-Funktionen wie MD5 und SHA-256 generieren Prüfsummen, die in digitalen Signaturen, Zertifikaten und anderen Sicherheitsprotokollen verwendet werden. Diese Prüfsummen stellen sicher, dass Daten nicht verändert wurden und überprüfen die Authentizität digitaler Kommunikation. In der Blockchain-Technologie werden Prüfsummen (Hashes) werden verwendet, um die Integrität von Transaktionsaufzeichnungen zu wahren und Manipulationen zu verhindern.
Fehlererkennung in Software. Prüfsummen werden in Softwareanwendungen verwendet, um Fehler in Code und Daten zu erkennen und zu korrigieren. In Datenbanksystemen helfen Prüfsummen beispielsweise dabei, die Genauigkeit von Dateneinträgen sicherzustellen und Beschädigungen in Datenbankdateien zu erkennen. In der Softwareentwicklung können Prüfsummen verwendet werden, um die Integrität von zu überprüfen Quellcode und kompilierte Binärdateien, um sicherzustellen, dass sie nicht verändert oder beschädigt wurden.
Backup und Genesung. Prüfsummen sind unerlässlich backup und Genesung Prozesse zur Sicherstellung der Integrität von backup Daten. Bei der Datensicherung werden Prüfsummen berechnet und mit gespeichert backup Dateien. Während des Wiederherstellungsprozesses werden diese Prüfsummen verwendet, um zu überprüfen, ob die wiederherzustellenden Daten korrekt sind und nicht beschädigt wurden.

Prüfsummenrechner

Es gibt verschiedene Arten von Prüfsummenrechnern, die jeweils unterschiedliche Algorithmen zum Generieren von Prüfsummen verwenden. Diese Rechner sind darauf ausgelegt, Fehler in Daten zu erkennen, indem sie auf der Grundlage des von ihnen verarbeiteten Inhalts eindeutige Werte erzeugen. Nachfolgend finden Sie einige häufig verwendete Prüfsummenrechner.

CRC32-Rechner

Ein CRC32-Rechner implementiert den Cyclic Redundancy Check-Algorithmus mit einem 32-Bit-Polynom. Es wird häufig bei der Netzwerkkommunikation und der Überprüfung der Dateiintegrität verwendet. Tools wie WinRAR und 7-Zip enthalten CRC32-Rechner zur Überprüfung der Integrität komprimierter Dateien.

MD5-Prüfsummen-Dienstprogramm

Das MD5-Prüfsummendienstprogramm generiert mithilfe des MD128-Algorithmus eine 5-Bit-Prüfsumme aus einem Eingabedatensatz. Dieses Tool wird häufig zur Überprüfung der Dateiintegrität und zur Sicherstellung, dass Dateien während der Übertragung nicht verändert wurden, verwendet. Beispiele für MD5-Prüfsummendienstprogramme sind: „md5sum“ on Linux und das MD5- und SHA-Prüfsummen-Dienstprogramm für Windows.

SHA-256-Hash-Rechner

Ein SHA-256-Hash-Rechner erzeugt mithilfe des SHA-256-Algorithmus eine 256-Bit-Prüfsumme. Dieser Rechner wird häufig zur Überprüfung digitaler Signaturen und zur Gewährleistung der Datenintegrität verwendet. Beispiele hierfür sind die „sha256sum“ Befehl unter Linux und das HashTab-Tool für Windows, das in das Dateieigenschaftenmenü integriert ist.

Adler-32 Prüfsummenrechner

Der Adler-32-Prüfsummenrechner berechnet eine 32-Bit-Prüfsumme mithilfe des Adler-32-Algorithmus. Dieser Rechnertyp ist schneller und einfacher als CRC, aber etwas weniger robust bei der Fehlererkennung. Es wird in Anwendungen verwendet, bei denen die Leistung Priorität hat, beispielsweise in der zlib-Komprimierungsbibliothek.

Online-Prüfsummen-Tools

Mehrere Online-Tools bieten Prüfsummenberechnungsdienste für verschiedene Algorithmen, darunter CRC32, MD5, SHA-1 und SHA-256. Auf Websites wie OnlineMD5 und CheckSumCalculator können Benutzer Dateien hochladen oder Text eingeben, um Prüfsummen mithilfe mehrerer Algorithmen zu berechnen und zu vergleichen.