SHA家族：修订间差异

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2021年2月8日 (一) 20:57的最新版本

安全散列演算法（英語：Secure Hash Algorithm，縮寫為SHA）是一個密碼雜湊函數家族，是FIPS所認證的安全雜湊演算法。能計算出一個數位訊息所對應到的，長度固定的字串（又稱訊息摘要）的算法。且若輸入的訊息不同，它們對應到不同字串的機率很高。

SHA家族的演算法，由美國國家安全局（NSA）所設計，並由美國國家標準與技術研究院（NIST）發佈，是美國的政府標準，其分別是：

SHA-0：1993年发布，当时称做安全散列标准（Secure Hash Standard），发布之后很快就被NSA撤回，是SHA-1的前身。

SHA-1：1995年发布，SHA-1在許多安全協定中廣為使用，包括TLS、GnuPG、SSH、S/MIME和IPsec，是MD5的後繼者。但SHA-1的安全性在2010年以后已经不被大多数的加密场景所接受。2017年荷兰密码学研究小组CWI和Google正式宣布攻破了SHA-1^[1]。

SHA-2：2001年发布，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。SHA-2目前沒有出現明顯的弱點。雖然至今尚未出現對SHA-2有效的攻擊，但它的演算法跟SHA-1基本上仍然相似。

SHA-3：2015年正式发布，由於對MD5出現成功的破解，以及對SHA-0和SHA-1出現理論上破解的方法，NIST感覺需要一個與之前演算法不同的，可替換的加密雜湊演算法，也就是現在的SHA-3。

SHA函数对比

下表中的中繼雜湊值（internal state）表示對每個資料區塊壓縮雜湊過後的中繼值（internal hash sum）。

SHA函数对比
算法和变体		輸出雜湊值長度（bits）	中繼雜湊值長度（bits）	資料區塊長度（bits）	最大輸入訊息長度（bits）	迴圈次數	使用到的運算子	碰撞攻击（bits）	性能示例^[3] (MiB/s)
MD5（作为参考）		128	128 (4 × 32)	512	无限^[4]	64	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	≤18 （发现碰撞）	335
SHA-0		160	160 (5 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<34 （发现碰撞）	-
SHA-1		160	160 (5 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<63^[5] （发现碰撞^[6]）	192
SHA-2	SHA-224 SHA-256	224 256	256 (8 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	64	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or, Shr	112 128	139
SHA-2	SHA-384 SHA-512 SHA-512/224 SHA-512/256	384 512 224 256	512 (8 × 64)	1024	2¹²⁸ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2⁶⁴), Or, Shr	192 256 112 128	154
SHA-3	SHA3-224 SHA3-256 SHA3-384 SHA3-512	224 256 384 512	1600 (5 × 5 × 64)	1152 1088 832 576	无限^[7]	24^[8]	And, Xor, Rot, Not	112 128 192 256	-
SHA-3	SHAKE128 SHAKE256	d (arbitrary) d (arbitrary)	1600 (5 × 5 × 64)	1344 1088	无限^[7]	24^[8]	And, Xor, Rot, Not	min(d/2, 128) min(d/2, 256)	-

SHA_d

SHA_d函數是一個簡單的相同SHA函數的重述：

SHA_d-256(m)=SHA-256(SHA-256(m))。它會克服有關延伸長度攻擊的問題。

参考文献

引用

^ SHAttered. shattered.it. [2017-02-24]. （原始内容存档于2017-02-23）（英语）.
^ Crypto++ 5.6.0 Benchmarks. [2013-06-13]. （原始内容存档于2016-10-14）.
^ Found on an AMD Opteron 8354 2.2 GHz processor running 64-bit Linux^[2]
^ The MD5 Message-Digest Algorithm. [2016-04-18]. （原始内容存档于2017-04-26）.
^ The SHAppening: freestart collisions for SHA-1. [2015-11-05]. （原始内容存档于2017-04-19）.
^ Announcing the first SHA1 collision. 2017-02-23 [2017-02-23]. （原始内容存档于2017-04-24）.
^ The Sponge Functions Corner. [2016-01-27]. （原始内容存档于2012-09-04）.
^ The Keccak sponge function family. [2016-01-27]. （原始内容存档于2016-08-06）.

来源

Eli Biham, Rafi Chen, Near-Collisions of SHA-0, Cryptology ePrint Archive, Report 2004/146, 2004 (to appear CRYPTO 2004) [1]（页面存档备份，存于互联网档案馆）
Florent Chabaud, Antoine Joux: Differential Collisions in SHA-0. CRYPTO 1998. pp. 56–71.
Henri Gilbert, Helena Handschuh: Security Analysis of SHA-256 and Sisters. Selected Areas in Cryptography 2003: pp. 175–193.

外部链接

FIPS PUB 180-2，安全雜湊標準
RFC 3174（页面存档备份，存于互联网档案馆），美國安全雜湊演算法1（SHA1）
這個Javascript SHA-1計算機會展示計算過程中的中繼值（页面存档备份，存于互联网档案馆）
SHA-256在线格计算工具

參見

[1] SHAttered. shattered.it. [2017-02-24]. （原始内容存档于2017-02-23）（英语）.

[2] Crypto++ 5.6.0 Benchmarks. [2013-06-13]. （原始内容存档于2016-10-14）.

[3] Found on an AMD Opteron 8354 2.2 GHz processor running 64-bit Linux^[2]

[4] The MD5 Message-Digest Algorithm. [2016-04-18]. （原始内容存档于2017-04-26）.

[5] The SHAppening: freestart collisions for SHA-1. [2015-11-05]. （原始内容存档于2017-04-19）.

[6] Announcing the first SHA1 collision. 2017-02-23 [2017-02-23]. （原始内容存档于2017-04-24）.

[7] The Sponge Functions Corner. [2016-01-27]. （原始内容存档于2012-09-04）.

[8] The Keccak sponge function family. [2016-01-27]. （原始内容存档于2016-08-06）.

[1]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[2]

@@ 第1行： / 第1行： @@
-{{Inuse}}
 {{noteTA
 |G1 = IT
-|1 = zh-hans:散列;zh-hant:雜湊;
 }}
-{{refimprove|time=2014-08-12T07:45:53+00:00}}
 '''安全散列演算法'''（{{lang-en|Secure Hash Algorithm}}，縮寫為SHA）是一個[[密碼雜湊函數]]家族，是[[联邦资料处理标准|FIPS]]所認證的安全[[雜湊函數|雜湊演算法]]。能計算出一個數位訊息所對應到的，長度固定的字串（又稱訊息摘要）的算法。且若輸入的訊息不同，它們對應到不同字串的機率很高。
@@ 第12行： / 第7行： @@
 *'''[[SHA-0]]'''：1993年发布，当时称做安全散列标准（Secure Hash Standard），发布之后很快就被NSA撤回，是SHA-1的前身。
-*'''[[SHA-1]]'''：1995年发布，SHA-1在許多安全協定中廣為使用，包括[[TLS]]和[[SSL]]、[[PGP]]、[[SSH]]、[[S/MIME]]和[[IPsec]]，曾被視為是[[MD5]]（更早之前被廣為使用的雜湊函數）的後繼者。但SHA-1的安全性如今被密碼學家嚴重質疑。
+*'''[[SHA-1]]'''：1995年发布，SHA-1在許多安全協定中廣為使用，包括[[TLS]]、[[GnuPG]]、[[Secure Shell|SSH]]、[[S/MIME]]和[[IPsec]]，是[[MD5]]的後繼者。但SHA-1的安全性在2010年以后已经不被大多数的加密场景所接受。2017年荷兰密码学研究小组CWI和Google正式宣布攻破了SHA-1<ref>{{Cite web|url=http://shattered.it/|title=SHAttered|accessdate=2017-02-24|work=shattered.it|language=en|archive-date=2017-02-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20170223184831/https://shattered.it/|dead-url=no}}</ref>。
-*'''[[SHA-2]]'''：2001年发布，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。雖然至今尚未出現對SHA-2有效的攻擊，它的演算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人開始發展其他替代的雜湊演算法。
+*'''[[SHA-2]]'''：2001年发布，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。SHA-2目前沒有出現明顯的弱點。雖然至今尚未出現對SHA-2有效的攻擊，但它的演算法跟SHA-1基本上仍然相似。
-*'''[[SHA-3]]'''：2015年正式发布，SHA-3並不是要取代SHA-2，因為SHA-2目前並沒有出現明顯的弱點。由於對MD5出現成功的破解，以及對SHA-0和SHA-1出現理論上破解的方法，NIST感覺需要一個與之前演算法不同的，可替換的加密雜湊演算法，也就是現在的SHA-3。
+*'''[[SHA-3]]'''：2015年正式发布，由於對MD5出現成功的破解，以及對SHA-0和SHA-1出現理論上破解的方法，[[國家標準暨技術研究院|NIST]]感覺需要一個與之前演算法不同的，可替換的加密雜湊演算法，也就是現在的SHA-3。
 == SHA函数对比 ==
 下表中的中繼雜湊值（internal state）表示對每個資料區塊壓縮雜湊過後的中繼值（internal hash sum）。
 {{Further|Merkle–Damgård construction}}
+{| class="wikitable" style="margin-top: 0px; width:100%"
+|+ SHA函数对比
-{| class="wikitable"
+|- style="vertical-align:bottom;"
-! 演算法
+! colspan="2" | 算法和变体
-! 輸出雜湊值長度（bits）
-! 中繼雜湊值長度（bits）
+! 輸出雜湊值長度<br/>（bits）
-! 資料區塊長度（bits）
+! 中繼雜湊值長度<br/>（bits）
-! 最大輸入訊息長度（bits）
+! 資料區塊長度<br/>（bits）
-! 一個Word長度（bits）
+! 最大輸入訊息長度<br/>（bits）
 ! 迴圈次數
 ! 使用到的運算子
-! [[雜湊碰撞攻擊|碰撞攻擊]]
+! 碰撞攻击<br/>（bits）
+! 性能示例{{refn|Found on an [[AMD Opteron]] 8354 2.2 GHz processor running 64-bit Linux<ref>{{cite web
-|- align="center"
-| '''SHA-0''' || 160 || 160 || 512 || 2<sup>64</sup> − 1 || 32 || 80 || +,and,or,xor,rotl || 是
-|- align="center"
-| '''SHA-1''' || 160 || 160 || 512 || 2<sup>64</sup> − 1 || 32 || 80 || +,and,or,xor,rotl || 存在2<sup>63</sup>的攻擊
-|- align="center"
-| '''SHA-256/224''' || 256/224 || 256 || 512 || 2<sup>64</sup> − 1 || 32 || 64 || +,and,or,xor,shr,rotr || 尚未出現
-|- align="center"
-| '''SHA-512/384''' || 512/384 || 512 || 1024 || 2<sup>128</sup> − 1 || 64 || 80 || +,and,or,xor,shr,rotr || 尚未出現
-|}
-{| class="wikitable" style="margin-top: 0px; width:100%"
-|+ Comparison of SHA functions
-|- style="vertical-align:bottom;"
-! colspan="2" | Algorithm and variant
-! Output size<br/>(bits)
-! Internal state size<br/>(bits)
-! Block size<br/>(bits)
-! Max message size<br/>(bits)
-! Rounds
-! Operations
-! Security<br/>(bits)
-! Example performance{{refn|Found on an [[AMD Opteron]] 8354 2.2 GHz processor running 64-bit Linux<ref>{{cite web
  | url=http://www.cryptopp.com/benchmarks-amd64.html
  | title=Crypto++ 5.6.0 Benchmarks
- | accessdate=2013-06-13 }}
+ | accessdate=2013-06-13
+ | archive-date=2016-10-14
-</ref>}}<br/>([[Mebibyte|MiB]]/s)
+ | archive-url=https://web.archive.org/web/20161014211419/http://www.cryptopp.com/benchmarks-amd64.html
+ | dead-url=no
+ }}</ref>}}<br/>([[Mebibyte|MiB]]/s)
 |- style="text-align:center;vertical-align:top;"
-| colspan="2" | '''[[MD5]]''' (as reference) || 128 || 128<br>{{nowrap|(4 × 32)}} || 512 || Unlimited<ref>{{cite web|url=http://tools.ietf.org/html/rfc1321 |title=The MD5 Message-Digest Algorithm |date= |accessdate=2016-04-18}}</ref> || 64 || And, Xor, Rot, {{nowrap|Add (mod&nbsp;2<sup>32</sup>),}} Or || {{Bad|&lt;64<br/>(collisions found)}} || 335
+| colspan="2" | '''[[MD5]]'''（作为参考）|| 128 || 128<br>{{nowrap|(4 × 32)}} || 512 || 无限<ref>{{cite web |url=http://tools.ietf.org/html/rfc1321 |title=The MD5 Message-Digest Algorithm |date= |accessdate=2016-04-18 |archive-date=2017-04-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170426215704/https://tools.ietf.org/html/rfc1321 |dead-url=no }}</ref> || 64 || And, Xor, Rot, {{nowrap|Add (mod&nbsp;2<sup>32</sup>),}} Or || {{Bad|≤18<br/>（发现碰撞）}} || 335
 |- style="text-align:center;vertical-align:top;"
-| colspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-0]]}}''' || 160 || 160<br>{{nowrap|(5 × 32)}} || 512 || 2<sup>64</sup> − 1|| 80 || rowspan="2" | And, Xor, Rot, {{nowrap|Add (mod&nbsp;2<sup>32</sup>),}} Or || {{Bad|&lt;80<br/>(collisions found)}}  || -
+| colspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-0]]}}''' || 160 || 160<br>{{nowrap|(5 × 32)}} || 512 || 2<sup>64</sup> − 1|| 80 || rowspan="2" | And, Xor, Rot, {{nowrap|Add (mod&nbsp;2<sup>32</sup>),}} Or || {{Bad|<34<br/>（发现碰撞）}}  || -
 |- style="text-align:center;vertical-align:top;"
-| colspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-1]]}}''' || 160 || 160<br>{{nowrap|(5 × 32)}} || 512 || 2<sup>64</sup> − 1 || 80 || {{Depends|&lt;80<br/>(theoretical attack<ref>{{cite web|url=https://sites.google.com/site/itstheshappening/ |title=The SHAppening: freestart collisions for SHA-1 |date= |accessdate=2015-11-05}}</ref>)}} || 192
+| colspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-1]]}}''' || 160 || 160<br>{{nowrap|(5 × 32)}} || 512 || 2<sup>64</sup> − 1 || 80 || {{Bad|<63<ref>{{cite web |url=https://sites.google.com/site/itstheshappening/ |title=The SHAppening: freestart collisions for SHA-1 |date= |accessdate=2015-11-05 |archive-date=2017-04-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170419214146/https://sites.google.com/site/itstheshappening/ |dead-url=no }}</ref><br/>（发现碰撞<ref>{{cite web |url=https://security.googleblog.com/2017/02/announcing-first-sha1-collision.html |title=Announcing the first SHA1 collision |date=2017-02-23 |accessdate=2017-02-23 |archive-date=2017-04-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170424012912/https://security.googleblog.com/2017/02/announcing-first-sha1-collision.html |dead-url=no }}</ref>）}} || 192
 |- style="text-align:center;vertical-align:top;"
 | rowspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-2]]}}''' || ''SHA-224''<br/>''SHA-256'' || 224<br/>256 || 256<br/>{{nowrap|(8 × 32)}} || 512 || 2<sup>64</sup> − 1 || 64 || And, Xor, Rot, {{nowrap|Add (mod&nbsp;2<sup>32</sup>),}} Or, Shr || {{Won|112 <br/> 128}} || 139
@@ 第68行： / 第46行： @@
 | ''SHA-384''<br/>''SHA-512''<br/>''{{nowrap|SHA-512/224}}''<br/>''{{nowrap|SHA-512/256}}'' ||  384<br/>512<br/>224 <br/>256 || 512<br/>{{nowrap|(8 × 64)}} || 1024 || 2<sup>128</sup> − 1 || 80 || And, Xor, Rot, {{nowrap|Add (mod&nbsp;2<sup>64</sup>),}} Or, Shr || {{Won|192<br/>256<br/>112<br/>128}} || 154
 |- style="text-align:center;vertical-align:top;"
-| rowspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-3]]}}''' || ''SHA3-224''<br/>''SHA3-256''<br/>''SHA3-384''<br/>''SHA3-512'' || 224<br/>256<br/>384<br/>512 || rowspan="2" | 1600<br>{{nowrap|(5 × 5 × 64)}} || 1152<br/>1088<br/>832<br/>576 || rowspan="2" | Unlimited<ref>{{cite web|url=http://sponge.noekeon.org/ |title=The Sponge Functions Corner |date= |accessdate=2016-01-27}}</ref>|| rowspan="2" | 24<ref>{{cite web|url=http://keccak.noekeon.org/specs_summary.html |title=The Keccak sponge function family |date= |accessdate=2016-01-27}}</ref> || rowspan="2" | And, Xor, Rot, Not  || {{Won|112<br/>128<br/>192<br/>256}} || -
+| rowspan="2" | '''{{nowrap|[[SHA-3]]}}''' || ''SHA3-224''<br/>''SHA3-256''<br/>''SHA3-384''<br/>''SHA3-512'' || 224<br/>256<br/>384<br/>512 || rowspan="2" | 1600<br>{{nowrap|(5 × 5 × 64)}} || 1152<br/>1088<br/>832<br/>576 || rowspan="2" | 无限<ref>{{cite web |url=http://sponge.noekeon.org/ |title=The Sponge Functions Corner |date= |accessdate=2016-01-27 |archive-date=2012-09-04 |archive-url=https://www.webcitation.org/6AQLAQuz4?url=http://sponge.noekeon.org/ |dead-url=no }}</ref>|| rowspan="2" | 24<ref>{{cite web |url=http://keccak.noekeon.org/specs_summary.html |title=The Keccak sponge function family |date= |accessdate=2016-01-27 |archive-date=2016-08-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160806192717/http://keccak.noekeon.org/specs_summary.html |dead-url=no }}</ref> || rowspan="2" | And, Xor, Rot, Not  || {{Won|112<br/>128<br/>192<br/>256}} || -
 |- style="text-align:center;vertical-align:top;"
 | ''SHAKE128''<br/>''SHAKE256'' || {{nowrap|''d'' (arbitrary)}}<br/>{{nowrap|''d'' (arbitrary)}} || 1344<br/>1088 || {{Won|min(''d''/2, 128)<br/>min(''d''/2, 256)}} || -
@@ 第74行： / 第52行： @@
 == SHA<sub>d</sub> ==
+{{Unreferenced section|time=2016-12-15T16:17:38+00:00}}
 SHA<sub>d</sub>函數是一個簡單的相同SHA函數的重述：
 SHA<sub>d</sub>-256(m)=SHA-256(SHA-256(m))。它會克服有關''延伸長度''攻擊的問題。
-== 應用 ==
-SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384和SHA-512都被需要安全雜湊演算法的美國聯邦政府所應用，他們也使用其他的密碼演算法和協定來保護敏感的未保密資料。FIPS PUB 180-1也鼓勵私人或商業組織使用SHA-1加密。[[Fritz-chip]]將很可能使用SHA-1雜湊函數來實現個人電腦上的[[數位版權管理]]。
-首先推動安全雜湊演算法出版的是已合併的[[數位簽章演算法|數位簽章標準]]。
-SHA雜湊函數已被做為[[SHACAL]] [[分組密碼]]演算法的基礎。
 == 参考文献 ==
 === 引用 ===
-{{Reflist|30em}}
+{{Reflist}}
 === 来源 ===
-* Eli Biham, Rafi Chen, Near-Collisions of SHA-0, Cryptology ePrint Archive, Report 2004/146, 2004 (to appear CRYPTO 2004) [http://eprint.iacr.org/2004/146/]
+* Eli Biham, Rafi Chen, Near-Collisions of SHA-0, Cryptology ePrint Archive, Report 2004/146, 2004 (to appear CRYPTO 2004) [http://eprint.iacr.org/2004/146/]{{Wayback|url=http://eprint.iacr.org/2004/146/ |date=20040927021451 }}
 * Florent Chabaud, Antoine Joux: Differential Collisions in SHA-0. [[CRYPTO]] 1998. pp. 56–71.
 * Henri Gilbert, Helena Handschuh: Security Analysis of SHA-256 and Sisters. Selected Areas in Cryptography 2003: pp. 175–193.
 == 外部链接 ==
-* [http://csrc.nist.gov/encryption/tkhash.html FIPS PUB 180-2]，''安全雜湊標準''
+* [https://web.archive.org/web/20021212213605/http://csrc.nist.gov/encryption/tkhash.html FIPS PUB 180-2]，''安全雜湊標準''
-* [http://www.ietf.org/rfc/rfc3174.txt RFC 3174]，''美國安全雜湊演算法1（SHA1）''
+* [http://www.ietf.org/rfc/rfc3174.txt RFC 3174]{{Wayback|url=http://www.ietf.org/rfc/rfc3174.txt |date=20110824210522 }}，''美國安全雜湊演算法1（SHA1）''
-* [http://www.cs.eku.edu/faculty/styer/460/Encrypt/JS-SHA1.html 這個Javascript SHA-1計算機會展示計算過程中的中繼值]
+* [http://www.cs.eku.edu/faculty/styer/460/Encrypt/JS-SHA1.html 這個Javascript SHA-1計算機會展示計算過程中的中繼值]{{Wayback|url=http://www.cs.eku.edu/faculty/styer/460/Encrypt/JS-SHA1.html |date=20040830062306 }}
+* [https://web.archive.org/web/20180620001154/https://passwordsgenerator.pro/sha256 SHA-256在线格计算工具]
 == 參見 ==
@@ 第106行： / 第78行： @@
 * [[加密技术]]
 * [[演算法]]
+* [[图灵机]]
+* [[图灵归约]]
+* [[交互式证明系统]]
+* [[隨機預言機]]
+* [[MD5]]
 {{密碼學|hash}}
-[[Category:加密散列函数]]
+[[Category:密码散列函数]]

2021年2月8日 (一) 20:57的最新版本

SHA函数对比

SHAd

参考文献

引用

来源

外部链接

參見

SHA_d