暗号学的ハッシュ

はじめに

暗号学的ハッシュはWebAssemblyにとって最適なユースケースです：

• CPU集約的 — Rustのパフォーマンスの恩恵を受ける（JSより2〜5倍高速）
• クライアントサイド — 機密データがブラウザの外に出ることがない
• 純Rust — Web Crypto APIに依存せず、すべてのプラットフォームで同一動作

セットアップ

Cargo.toml に sha2 クレートを追加します：

[dependencies]
wasm-bindgen = "0.2"
sha2 = "0.10"

sha2 クレートは純Rust実装です — Cバインディングもシステム依存もありません。設定なしでWasmにコンパイルできます。

SHA-256の仕組み（簡略版）

1. 入力データが512ビットの倍数にパディングされる
2. データは512ビットブロックごとに64ラウンドの圧縮処理を受ける
3. 出力は固定256ビット（32バイト）のハッシュ — 入力サイズに関わらず常に同じ長さ

特性：

• 決定的 — 同じ入力は常に同じハッシュを生成
• 一方向性 — ハッシュから元の入力を復元することはできない
• 衝突耐性 — 同じハッシュを持つ2つの入力を見つけることは実質的に不可能
• 雪崩効果 — 入力の1ビットを変更すると出力ビットの約50%が変化

文字列のハッシュ

use sha2::{Sha256, Digest};

pub fn sha256_hash(input: &str) -> String {
    let mut hasher = Sha256::new();
    hasher.update(input.as_bytes());
    let result = hasher.finalize();

    result.iter()
        .map(|byte| format!("{:02x}", byte))
        .collect()
}

ファイルのハッシュ（生バイト）

ファイルハッシュには、JavaScriptの Uint8Array に対応する &[u8] を受け取ります：

#[wasm_bindgen]
pub fn hash_file(data: &[u8]) -> String {
    let mut hasher = Sha256::new();
    hasher.update(data);
    hasher.finalize()
        .iter()
        .map(|byte| format!("{:02x}", byte))
        .collect()
}

JavaScriptでの使用：

// ユーザーが選択したファイルをハッシュ
const file = document.getElementById('file-input').files[0];
const buffer = await file.arrayBuffer();
const hash = hash_file(new Uint8Array(buffer));
console.log("ファイルSHA-256:", hash);

JavaScriptからの呼び出し

import init, { sha256_hash, verify_integrity, sha256_bytes } from './pkg/crypto.js';

await init();

// 文字列をハッシュ
const hash = sha256_hash("Hello, WebAssembly!");
console.log(hash);
// → "b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9"

// 整合性を検証
const valid = verify_integrity("Hello, WebAssembly!", hash);
console.log(valid); // → true

// バイナリデータをハッシュ
const bytes = new TextEncoder().encode("binary data");
const byteHash = sha256_bytes(bytes);

パフォーマンス：Rust/Wasm vs JavaScript

実装	1MBハッシュ	10MBハッシュ	100MBハッシュ
純JavaScript	約15ms	約150ms	約1500ms
Rust/Wasm	約3ms	約30ms	約300ms
Web Crypto API	約2ms	約20ms	約200ms

Rust/Wasmは純JSより約5倍高速です。Web Crypto APIはやや高速（ハードウェアアクセラレーション対応）ですが、非同期専用で柔軟性が低くなります。

セキュリティ上の注意事項

• パスワードを直接ハッシュしない — 代わりに鍵導出関数（bcrypt、argon2など）を使用
• SHA-256は暗号化ではない — ハッシュは一方向であり、誰でも同じ入力をハッシュできる
• ハッシュにソルトを付ける — レインボーテーブル攻撃を防ぐためにランダムな値を先頭に付加
• クライアントサイドハッシュはサーバーサイド検証の代替にならない — 悪意のあるクライアントはスキップできる

試してみよう

ファイルの内容（&[u8]）をハッシュする関数を追加してみましょう。メッセージ認証用のHMACの実装にも挑戦してみてください。