Co to jest „klucz” w informatyce?

Jestem trochę zdezorientowany, co dokładnie oznacza „klucz” w informatyce. Rozumiem pary klucz-wartość, klucze podstawowe itp. Ale nie mogę znaleźć definicji tego, co oznacza pojęcie „klucz” samo w sobie.

O ile mogę to stwierdzić, oznacza to po prostu kawałek danych. W CLRS dane powiązane z węzłami drzewa są nazywane „kluczami”. Dane do przeszukiwania tabeli skrótów nazywane są „kluczem”. Czy to jest „klucz”?

W najogólniejszym znaczeniu klucz to pewna informacja potrzebna do odzyskania niektórych danych. Jednak to znaczenie działa inaczej w zależności od konkretnej sytuacji, z którą masz do czynienia.

W wspomnianych kontekstach klucz jest unikalnym identyfikatorem kompletnych danych używanych do pobrania go z pewnego miejsca w strukturze. Każdy klucz jest powiązany tylko z jednym elementem, więc można go użyć do znalezienia określonego zestawu danych. Struktura danych jest zwykle zorganizowana w taki sposób, że znalezienie klucza jest znacznie bardziej wydajne niż liniowe przeszukiwanie wszystkich danych. Czasami klucz jest faktycznie częścią danych i jest przechowywany wraz z nim (jak klucze podstawowe w bazie danych); innym razem jest on oddzielony od samych danych (jak na mapie hash). Struktura danych często wykonuje dodatkowe przetwarzanie klucza (i tylko klucza) w celu obsługi wydajnego algorytmu wyszukiwania (np. W mapie skrótu, klucz jest konwertowany na kod skrótu lub baza danych indeksuje klucze podstawowe za pomocą B-drzewo).

W kryptografii klucz jest używany w sensie bardziej zbliżonym do kluczy fizycznych używanych w zamkach. Są to fragmenty danych wymagane do uzyskania oryginału z zaszyfrowanych danych (aby „odblokować” dane, że tak powiem).

Klucz w kontekście struktury danych (takie jak w CLR book) jest wartość (często oznacza liczbę całkowitą), który jest używany do identyfikowania określonego elementu o strukturze danych. Często klucze określają sposób przechowywania lub manipulowania danymi bazowymi. Na przykład w drzewach wyszukiwania binarnego mamy, że dla każdego węzła klucz tego węzła jest większy niż klucze w lewym poddrzewie i mniejszy niż klucze w prawym poddrzewie. Ta właściwość ułatwia wyszukiwanie danego klucza (lub stwierdzenie, że nie ma węzła z takim kluczem).

W praktyce nasze „rzeczywiste” dane często nie są kluczem, ale czymś większym i bardziej odpowiednim niż pojedyncza liczba. Dane te nazywane są danymi satelitarnymi i można je w większości zignorować podczas manipulacji strukturami danych, o ile dane satelitarne poruszają się za każdym razem, gdy klucz zostanie przesunięty (w przeciwnym razie tracisz dane).

Pojęcie klucza jest podobne w kontekście baz danych, ale tam często wymagane jest, aby klucz był unikalny . Klucz podstawowy musi być na przykład unikalny. Wymóg ten jest często niepotrzebny w kontekście struktur danych, ale czasami jest wprowadzany dla uproszczenia.

W kryptografii klucz zwykle odnosi się do (często tajnego, ale nie zawsze!) Parametru, który jest potrzebny do szyfrowania lub deszyfrowania za pomocą danego algorytmu szyfrowania lub deszyfrowania. Klucze używane do szyfrowania i deszyfrowania muszą być „powiązane” (w kryptografii symetrycznej potrzeba być taka sama), aby proces szyfrowania lub deszyfrowania zakończył się powodzeniem.