SHA家族
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安全散列算法（英语：Secure Hash Algorithm，缩写为SHA）是一个密码散列函数家族，是FIPS所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。且若输入的消息不同，它们对应到不同字符串的几率很高。
SHA家族的算法，由美国国家安全局（NSA）所设计，并由美国国家标准与技术研究院（NIST）发布，是美国的政府标准，其分别是：
- 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在许多安全协议中广为使用，包括TLS和SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被视为是MD5（更早之前被广为使用的散列函数）的后继者。但SHA-1的安全性如今被密码学家严重质疑。
- SHA-2：2001年发布，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。虽然至今尚未出现对SHA-2有效的攻击，它的算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人开始发展其他替代的散列算法。
- SHA-3：2015年正式发布，SHA-3并不是要取代SHA-2，因为SHA-2目前并没有出现明显的弱点。由于对MD5出现成功的破解，以及对SHA-0和SHA-1出现理论上破解的方法，NIST感觉需要一个与之前算法不同的，可替换的加密散列算法，也就是现在的SHA-3。
SHA函数对比
下表中的中继散列值（internal state）表示对每个资料区块压缩散列过后的中继值（internal hash sum）。
| 算法和变体 | 输出散列值长度 （bits） |
中继散列值长度 （bits） |
资料区块长度 （bits） |
最大输入消息长度 （bits） |
循环次数 | 使用到的运算符 | 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函数是一个简单的相同SHA函数的重述：
SHAd-256(m)=SHA-256(SHA-256(m))。它会克服有关延伸长度攻击的问题。
应用
SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384和SHA-512都被需要安全散列算法的美国联邦政府所应用，他们也使用其他的密码算法和协议来保护敏感的未保密资料。FIPS PUB 180-1也鼓励私人或商业组织使用SHA-1加密。Fritz-chip将很可能使用SHA-1散列函数来实现个人电脑上的数字版权管理。
首先推动安全散列算法出版的是已合并的数字签名标准。
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，安全散列标准
- RFC 3174，美国安全散列算法1（SHA1）
- 这个Javascript SHA-1计算机会展示计算过程中的中继值
参见
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