SHA家族
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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-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-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）。
| 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[2] (MiB/s) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MD5（作为参考） | 128 | 128 (4 × 32) |
512 | 无限[3] | 64 | And, Xor, Rot, Add (mod 232), Or | <64 （发现碰撞） |
335 | |
| SHA-0 | 160 | 160 (5 × 32) |
512 | 264 − 1 | 80 | And, Xor, Rot, Add (mod 232), Or | <80 （发现碰撞） |
- | |
| SHA-1 | 160 | 160 (5 × 32) |
512 | 264 − 1 | 80 | <80 （理论攻击[4]） |
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-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[5] | 24[6] | And, Xor, Rot, Not | 112 128 192 256 |
- |
| SHAKE128 SHAKE256 |
d (arbitrary) d (arbitrary) |
1344 1088 |
min(d/2, 128) min(d/2, 256) |
- | |||||
SHAd
SHAd函數是一個簡單的相同SHA函數的重述：
SHAd-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標準。
参考文献
引用
- ^ Crypto++ 5.6.0 Benchmarks. [2013-06-13].
- ^ Found on an AMD Opteron 8354 2.2 GHz processor running 64-bit Linux[1]
- ^ The MD5 Message-Digest Algorithm. [2016-04-18].
- ^ The SHAppening: freestart collisions for SHA-1. [2015-11-05].
- ^ The Sponge Functions Corner. [2016-01-27].
- ^ The Keccak sponge function family. [2016-01-27].
来源
- Eli Biham, Rafi Chen, Near-Collisions of SHA-0, Cryptology ePrint Archive, Report 2004/146, 2004 (to appear CRYPTO 2004) [1]
- 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，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
參見
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