摘要
探索计算机处理能力的未来以及其对密码学中SHA-256算法破解的潜在影响。本博文讨论了SHA-256的复杂性、计算机处理能力的进展，以及可能影响破解SHA-256时间表的未来技术。还分析了破解SHA-256的挑战以及保护措施。
简介
SHA-256是一种在保护敏感数据和在线通信方面起着至关重要作用的密码散列函数。它为任何输入生成一个256位的签名，几乎不可能被逆转。随着计算能力呈指数增长，一个关键问题出现了 - 未来的计算机何时能够破解SHA-256加密？在本文中，我们将探讨SHA-256算法，评估打破它所需的处理能力，并推测未来技术突破可能如何影响其安全性。
什么是SHA-256？
SHA-256由NSA设计，如今广泛用于密码学和数据完整性验证。它接受任意大小的输入消息，并生成一个无法逆转以检索原始输入的256位哈希值。即使输入消息发生最小的变化，也会产生完全不同的哈希值。
SHA-256依赖于基本的密码学技术，如位操作、模块化加法和消息填充。再加上它的256位输出，这使得SHA-256对于当前技术的暴力攻击具有强大的抵抗力。
它被应用于比特币挖矿、验证数据完整性、数字签名、身份验证和许多其他安全应用。SHA-256的强大性对于保护密码、通信和金融数据等敏感信息至关重要。
当前的计算机处理能力状况
计算能力在过去几十年间取得了巨大的进步。与早期的电子计算机相比，如今的超级计算机可以处理数据的速度高达一百万亿倍。并行计算、复杂算法和专用硬件的引入已经彻底改变了处理能力。
量子计算是一种新兴的模式，通过利用量子力学现象，它承诺在计算能力方面取得更大的指数级飞跃。D-Wave的量子退火机已经可以比普通计算机快上百万倍执行某些优化任务。
然而，我们离构建能够实际破解密码哈希函数的通用大规模量子计算机仍有很长的距离。即使是今天我们最强大的超级计算机，破解SHA-256加密仍需要数千年的时间。
破解SHA-256的难度
SHA-256被设计为抵御即使在具有非凡计算能力的情况下也难以破解的穷举攻击。在当前技术下，尝试所有组合是不可行的，因为它有2^256种可能的哈希值。
以此为参考，如果地球上的75亿人每人有100台计算机，每秒测试1万亿个哈希值，仍然需要77个秭年的时间才能测试所有可能性，这比可观测宇宙的年龄还要长！
SHA-256背后的基本加密原理确保了这种级别的安全性。要在合理的时间范围内破解它，需要无法想象的处理能力。
计算机处理能力的预期进展
摩尔定律预测计算机处理能力每两年翻倍一次。如果这个趋势持续下去，SHA-256硬件安全边界可能会在未来几十年受到影响。
一旦成熟，量子计算、光学计算、AI优化硬件和分子计算等新兴技术有可能大大加速处理能力。如果商业化可行，它们可能具备足够的能力来破解SHA-256加密。
一些专家估计，随着量子计算的成熟，这个门槛可能会在2040-2050年之间达到。其他人则更为保守，认为这可能要到本世纪末，甚至永远不会发生。但对于发展轨迹仍存在很大的不确定性。
破解SHA-256的挑战
在量子或其他奇异计算机能够稳定使用量子比特和纠错来运行Shor算法对256位密钥进行破解之前，存在着重大的技术挑战。架构限制和相干效应限制了实际量子比特数量和电路深度。
密码学研究还在不断发展新的密码和协议，如后量子密码术，以维护通信的安全性。抵御未来对SHA-256的攻击可能会超过原始计算的暴力破解。
在这些技术的整合和标准化可能足够迅速以保护敏感数据之前，这种处理能力的出现。这种密码学的灵活性增加了对SHA-256未来攻击的抵抗力。
结论
预测SHA-256加密被破解的时间线是有推测性的，估计从20-30年到未来一个世纪都有不同的说法。尽管计算能力呈指数增长，但克服破解256位哈希的物理和技术障碍仍然具有挑战性。
随着计算能力的发展，升级加密协议并敏捷采用抗量子标准将决定SHA-256的寿命。通过谨慎准备，强大的数据安全性可以在未来即便面对无法想象的处理能力时仍然存在。目前以及可预见的未来，SHA-256仍然对暴力破解攻击具有极高的抵抗力。
