Безопасные алгоритмы хэширования
Безопасные алгоритмы хэширования — это семейство криптографических хэш-функций, опубликованных Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в качестве Федерального стандарта обработки информации США (FIPS), включающее в себя:
- SHA-0 : ретроним , примененный к оригинальной версии 160-битной хэш-функции, опубликованной в 1993 году под названием «SHA». Она была отозвана вскоре после публикации из-за нераскрытого «существенного недостатка» и заменена слегка измененной версией SHA-1.
- SHA-1 : 160-битная хэш-функция, которая напоминает более ранний алгоритм MD5 . Она была разработана Агентством национальной безопасности (АНБ) как часть алгоритма цифровой подписи . В SHA-1 были обнаружены криптографические уязвимости, и стандарт больше не был одобрен для большинства криптографических применений после 2010 года.
- SHA-2 : Семейство из двух похожих хеш-функций с разными размерами блоков, известных как SHA-256 и SHA-512 . Они отличаются размером слова; SHA-256 использует 32-битные слова, а SHA-512 использует 64-битные слова. Существуют также усеченные версии каждого стандарта, известные как SHA-224 , SHA-384 , SHA-512/224 и SHA-512/256 . Они также были разработаны АНБ.
- SHA-3 : хеш-функция, ранее называвшаяся Keccak , выбранная в 2012 году после публичного конкурса среди разработчиков, не являющихся членами АНБ. Она поддерживает те же длины хэшей, что и SHA-2, и ее внутренняя структура существенно отличается от остальной части семейства SHA.
Соответствующие стандарты — FIPS PUB 180 (исходный SHA), FIPS PUB 180-1 (SHA-1), FIPS PUB 180-2 (SHA-1, SHA-256, SHA-384 и SHA-512). NIST обновил проект публикации FIPS 202, стандарт SHA-3 отдельно от стандарта Secure Hash (SHS).
Сравнение функций SHA
В таблице ниже внутреннее состояние означает «внутреннюю хеш-сумму» после каждого сжатия блока данных.
| Алгоритм и вариант | Размер выходных данных (бит) | Размер внутреннего состояния (бит) | Размер блока (бит) | Раунды | Операции | Защита от атак столкновений (бит) | Защита от атак с удлинением длины (бит) | Производительность на Skylake (медианная cpb ) [1] | Впервые опубликовано | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Длинные сообщения | 8 байт | ||||||||||
| MD5 (в качестве справочного материала) | 128 | 128 (4 × 32) | 512 | 4 (16 операций в каждом раунде) | И, Исключающее или, Или, Вращение, Сложение (mod 2 32 ) | ≤ 18 (найдены столкновения) [2] | 0 | 4.99 | 55.00 | 1992 | |
| ША-0 | 160 | 160 (5 × 32) | 512 | 80 | И, Исключающее или, Или, Вращение, Сложение (mod 2 32 ) | < 34 (найдены столкновения) | 0 | ≈ ША-1 | ≈ ША-1 | 1993 | |
| ША-1 | < 63 (найдены столкновения) [3] | 3.47 | 52.00 | 1995 | |||||||
| ША-2 | ША-224 ША-256 | 224 256 | 256 (8 × 32) | 512 | 64 | И, Исключающее, Или, Рот, Шр, Добавить (мод 2 32 ) | 112 128 | 32 0 | 7.62 7.63 | 84,50 85,25 | 2004 2001 |
| ША-384 | 384 | 512 (8 × 64) | 1024 | 80 | И, Исключающее, Или, Вращение, Шр, Сложение (мод 2 64 ) | 192 | 128 | 5.12 | 135,75 | 2001 | |
| ША-512 | 512 | 256 | 0 [4] | 5.06 | 135.50 | 2001 | |||||
| ША-512/224 ША-512/256 | 224 256 | 112 128 | 288 256 | ≈ SHA-384 | ≈ SHA-384 | 2012 | |||||
| ША-3 | SHA3-224 SHA3-256 SHA3-384 SHA3-512 | 224 256 384 512 | 1600 (5 × 5 × 64) | 1152 1088 832 576 | 24 [5] | И, Xor, Rot, Not | 112 128 192 256 | 448 512 768 1024 | 8,12 8,59 11,06 15,88 | 154,25 155,50 164,00 164,00 | 2015 |
| ВСТРЯХНУТЬ128 ВСТРЯХНУТЬ256 | d (произвольный) d (произвольный) | 1344 1088 | мин( д /2, 128) мин( д /2, 256) | 256 512 | 7.08 8.59 | 155,25 155,50 | |||||
Проверка
Все алгоритмы семейства SHA, как функции безопасности, одобренные FIPS, подлежат официальной проверке CMVP ( Программа проверки криптографических модулей), совместной программе, проводимой Американским национальным институтом стандартов и технологий (NIST) и Канадским учреждением по безопасности коммуникаций (CSE).
Ссылки
- ^ "Таблица измерений". bench.cr.yp.to .
- ^ Тао, Се; Лю, Фаньбао; Фэн, Дэнго (2013). Быстрая коллизионная атака на MD5 (PDF) . Архив Cryptology ePrint (технический отчет). IACR .
- ^ Стивенс, Марк ; Бурштейн, Эли ; Карпман, Пьер; Альбертини, Анж; Марков, Ярик. Первое столкновение для полного SHA-1 (PDF) (Технический отчет). Google Research .
- Марк Стивенс; Эли Бурштейн; Пьер Карпман; Анж Альбертини; Ярик Марков; Алекс Пети Бьянко; Клемент Бейсс (23 февраля 2017 г.). «Анонс первой коллизии SHA1». Блог безопасности Google .
- ^ Без усечения полное внутреннее состояние хэш-функции известно, независимо от устойчивости к коллизиям. Если вывод усечен, удаленная часть состояния должна быть найдена, прежде чем хэш-функция может быть возобновлена, что позволяет продолжить атаку.
- ^ "Семейство функций губки Кеккака" . Получено 27.01.2016 .
