ユーザーの入力値から適当な文字列を生成する要件があった。
Javaで標準的に使えるハッシュ関数だとMD5やSHA1,2,3あたりになるが、計算速度は早いほうがいいということで、高速なハッシュ関数が使えないか調べてみたのでメモ。
環境
OpenJDK 11 11.0.12.7
Javaで標準的に使えるハッシュ関数
MessageDigestのJavadocにリンクのある、Javaセキュリティ標準アルゴリズム名#MessageDigestアルゴリズムに記載がある。
Java11の時点で、MD2, MD5, SHA-1, SHA-2, SHA-3が使える。
JVM実装に依存するため、実際に指定できるアルゴリズムを確認するには、 java.security.Security.getAlgorithms("MessageDigest") を使用すればいい。
System.out.println(new TreeSet(Security.getAlgorithms("MessageDigest")));
OpenJDK 11だと、[MD2, MD5, SHA, SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512, SHA-512/224, SHA-512/256, SHA3-224, SHA3-256, SHA3-384, SHA3-512] となった。「Javaセキュリティ標準アルゴリズム名」のページ記載とは多少差異があるが、別名で設定されているのだろう。
標準外のハッシュ関数
これら以外に利用できるハッシュ関数がないか調べたところ、GuavaとApache Commons Codecにいくつか実装を見つけた。
Guava
com.google.common.hash.Hashingにて、ハッシュ関数を返すstaticメソッドが用意されている。
MD5やSHA系の MessageDigest で使用可能なハッシュ関数以外に、以下のハッシュ関数がある。
- CRC32 (32bit)
- CRC32C (32bit)
- FarmHash Fingerprint64 (64bit)
- MurmurHash3 (32bit, 128bit)
- SipHash 2-4 (64bit)
速度優先のハッシュ関数を返す、 Hashing#goodFastHash メソッドなんてのもあった。
Commons Codec
org.apache.commons.codec.digestパッケージに、ハッシュや暗号化関連のクラスが用意されている。
ハッシュだと以下。
- CRC32
- CRC32C
- MurmurHash2
- MurmurHash3
- xxHash32
Guavaと同様、 MessageDigest で利用可能なアルゴリズムを返す DigestUtils も用意されている。
その他
FNV実装もいくつか見つけたが、MurmurHashやSipHashがあれば不要と判断し、調査せず。
振り返り
思ったよりもたくさん見つかった。
実際のハッシュ生成には、内部的にしか使わず、衝突しても問題なしという要件だったため、GuavaのMurmurHash3 32bitを利用。
参考資料
プログラミング言語内でのハッシュ関数としては、SipHashが広く使われている。その経緯は以下に詳しい。
PythonでFNVからSipHashに切り替える際のPEP 456に、それぞれの比較結果が載っている。
SipHashも、当初のSipHash24から、ラウンド数を減らしても安全ということで、SipHash13への置き換えが進んでいるとのこと。
