摘要
本文概述了SHA-1和SHA-2哈希函数之间的关键差异以及向SHA-2过渡的建议。
像SHA-1和SHA-2这样的密码哈希函数在信息安全系统中起着至关重要的作用。然而，SHA-1现在被认为是有漏洞的，而SHA-2提供更强大的安全性。在本文中，我们将比较SHA-1和SHA-2，以了解为什么SHA-2是今天推荐的标准。
介绍
安全哈希算法是从任意数据输入中生成固定长度的消息摘要的基本工具。它们能够有效地验证数据的完整性和真实性，被广泛应用于许多应用程序中。
SHA-1 是在1990年代开发的最早的安全哈希标准之一。然而，后来在它中发现了重大的加密漏洞。这导致了 SHA-2 哈希家族的诞生，旨在克服 SHA-1 的弱点并提高安全性。
了解 SHA-1 和 SHA-2 之间的差异，可以在安全性和可靠性至关重要时从易受攻击的算法转换到更安全的算法。
SHA-1 概述
SHA-1 是在1995年发布的，能够从长度最多为264位的消息中生成一个160位的哈希值。它以512位的块为单位处理输入数据，并应用80轮的位运算。
SHA-1 广泛应用于以下领域：
- 类似 Git 的版本控制系统
- 数字签名和证书
- 数据和文件的完整性验证
然而，安全研究人员随着时间暴露了 SHA-1 的漏洞，使得碰撞攻击能够伪造指纹。这突显了转向改进的哈希算法的必要性。
SHA-2概述
SHA-2于2001年发布，作为SHA-1的继任者，定义了224位、256位、384位和512位的哈希函数：
重新设计的SHA-2算法利用不同的常量值和改进的压缩函数。主要改进包括：
- 增强的碰撞抵抗力
- 更高的防御暴力攻击的安全性
- 更大的摘要尺寸，增加唯一性
- 在各种应用中广泛采用
哈希长度和结构比较
| 哈希算法 | 摘要长度 | 设计 |
|---|---|---|
| SHA-1 | 160位 | 80轮; 512位块 |
| SHA-224 | 224位 | 64轮; 512位块 |
| SHA-256 | 256位 | 64轮; 512位块 |
| SHA-384 | 384位 | 80轮; 1024位块 |
| SHA-512 | 512位 | 80轮; 1024位块 |
SHA-2变种在SHA-1的基础上进行了改进，但结构上有很大差异以增强安全性。
安全性比较
研究揭示了SHA-1存在两种重大弱点：
- 压缩函数中的数学弱点
- 不足的碰撞抵抗力
这使得攻击者可以找到SHA-1的碰撞并伪造签名。相比之下，SHA-2在以下方面大大提高了抵抗力：
- 碰撞攻击
- 预像攻击
- 第二预像攻击
目前尚未发现能够破解增强的SHA-2密码安全性的可行攻击方法。
性能考虑
随着摘要大小和复杂性的增加，SHA-2比SHA-1具有更高的资源需求：
- 哈希处理时间更长
- 哈希所需的存储空间更大
但是这样可以以合理的代价提供更高的安全性，适用于现代系统。
结论
在碰撞抵抗和未来可靠性至关重要的情况下，从SHA-1升级到计算密集但安全的SHA-2哈希是必要的。尽管SHA-1仍然存在，但在数字签名、版本控制系统和其他需要强大数据完整性机制的应用中，应逐步淘汰其使用。SHA-2提供了现代威胁环境所需的强大的加密保护。
