SHA-2

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Версія для друку більше не підтримується і може мати помилки обробки. Будь ласка, оновіть свої закладки браузера, а також використовуйте натомість базову функцію друку у браузері.
SHA-2
SHA-224, SHA-256, SHA-384 і SHA-512
Классімейство криптографічних хеш-функцій


SHA-2 (англ. Secure Hash Algorithm Version 2 — безпечний алгоритм хешування, версія 2) — збірна назва односторонніх геш-функцій SHA-224, SHA-256, SHA-384 і SHA-512. Геш-функції призначені для створення «відбитків» або «дайджестів» повідомлень довільної бітової довжини. Застосовуються в різних додатках або компонентах, пов'язаних із захистом інформації.

Історія

Геш-функції SHA-2 розроблені Агентством національної безпеки США і опубліковані Національним інститутом стандартів і технології США у федеральному стандарті обробки інформації FIPS PUB 180-2 в серпні 2002 року.[1] У цей стандарт також увійшла геш-функція SHA-1, розроблена в 1995 році. У лютому 2004 року до FIPS PUB 180-2 була додана SHA-224[2].

У жовтні 2008 року вийшла нова редакція стандарту — FIPS PUB 180-3.[3]

В липні 2006 року з'явився стандарт RFC 4634 «Безпечні геш-алгоритми США (SHA і HMAC-SHA)», що описує SHA-1 і сімейство SHA −2.

Агентство національної безпеки від імені держави випустило патент на SHA-2[4] під ліцензією Royalty Free.[5]

Алгоритм

Загальний опис

Схема однієї ітерації алгоритмів SHA-2

Геш-функції сімейства SHA-2 побудовані на основі структури Меркла-Демґарда.

Початкове повідомлення після доповнення розбивається на блоки, кожен блок — на 16 слів. Алгоритм пропускає кожен блок повідомлення через цикл з 64-ма чи 80-ма ітераціями (раундами). На кожній ітерації 2 слова перетворюються, функцію перетворення задають інші слова. Результати обробки кожного блоку складаються, сума є значенням геш-функції.

Алгоритм використовує такі бітові операції:

У наступній таблиці показані деякі технічні характеристики різних варіантів SHA-2. «Внутрішній стан» означає проміжну геш-суму після обробки чергового блоку даних:

Геш-функція Довжина дайджесту повідомлення (біт) Довжина внутрішнього стану (біт) Довжина блоку (біт) Максимальна
довжина повідомлення (біт) 		Довжина слова (біт) Кількість ітерацій в циклі
SHA-256/224 256/224 256 512 2 64  — 1 32 64
SHA-512/384 512/384 512 1024 2 128  — 1 64 80

Приклади

Нижче наведені приклади гешів SHA-2. Для всіх повідомлень мається на увазі використання кодування ASCII. 

SHA-224 ("The quick brown fox jumps over the lazy dog") 
= 730E109B D7A8A32B 1CB9D9A0 9AA2325D 2430587D DBC0C38B AD911525

SHA-256 ("The quick brown fox jumps over the lazy dog")  
= D7A8FBB3 07D78094 69CA9ABC B0082E4F 8D5651E4 6D3CDB76 2D02D0BF 37C9E592

SHA-384 ("The quick brown fox jumps over the lazy dog")   
= CA737F10 14A48F4C 0B6DD43C B177B0AF D9E51693 67544C49 4011E331 
  7DBF9A50 9CB1E5DC 1E85A941 BBEE3D7F 2AFBC9B1

SHA-512 ("The quick brown fox jumps over the lazy dog")  
= 07E547D9 586F6A73 F73FBAC0 435ED769 51218FB7 D0C8D788 A309D785 
  436BBB64 2E93A252 A954F239 12547D1E 8A3B5ED6 E1BFD709 7821233F 
  A0538F3D B854FEE6

Найменша зміна повідомлення в переважній більшості випадків призводить до зовсім іншого гешу внаслідок лавинного ефекту. Наприклад, при зміні dog на cog вийде: 

SHA-256 ("The quick brown fox jumps over the lazy cog") 
= E4C4D8F3 BF76B692 DE791A17 3E053211 50F7A345 B46484FE 427F6ACC 7ECC81BE

Криптоаналіз

В 2003 році Гілберт і Хандшух досліджували SHA-2, але не знайшли будь-яких вразливостей[6]. Проте в березні 2008 року індійські дослідники Сомітра Кумар Санада і Палаш Саркар опублікували знайдені ними колізії для 22 ітерацій SHA-256 і SHA-512[7]. У вересні того ж року вони представили метод конструювання колізій для усічених варіантів SHA-2 (21 ітерація)[8].

Криптоаналіз геш-функції досліджує стійкість алгоритму, щонайменше, до таких видів атак:

  • Знаходження колізій, тобто різних повідомлень з однаковим гешем.
  • Знаходження прообразу, тобто невідомого повідомлення за його гешем.

Від стійкості геш-функції до знаходження колізій залежить безпека електронного цифрового підпису з використанням цього геш-алгоритму. Від стійкості до знаходження прообразу залежить безпека зберігання гешів паролів для аутентифікації.

Зважаючи на алгоритмічну схожість SHA-2 зі SHA-1 і наявність в останньої потенційних вразливостей шукаються кращі альтернативи[9][10]. Новий стандарт називатиметься SHA-3, його визначать на конкурсі, який проводитиме Національний інститут стандартів і технологій в 2008—2012 роках[11].

Застосування і сертифікація

Див також Застосування гешування

SHA-224, SHA-256, SHA-384 і SHA-512 допускаються законом США до використання в деяких урядових програмах, включаючи використання в рамках інших криптографічних алгоритмів та протоколів, для захисту інформації, яка не має грифа секретності. Стандарт також допускає використання SHA-2 приватними та комерційними організаціями[12].

Геш-функції SHA-2 використовуються для перевірки цілісності даних і в різних криптографічних схемах. На 2008 рік сімейство геш-функцій SHA-2 не має такого широкого розповсюдження, як MD5 і SHA-1[13], незважаючи на виявлені в останніх недоліки.

Як показали дослідження[14], алгоритми SHA-2 працюють удвічі-втричі повільніше від інших популярних геш-алгоритмів MD5, SHA-1, Tiger та RIPEMD-160.

Примітки

  1. ↑ http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips180-2/fips180-2.pdf [Архівовано 2012-04-26 у Wayback Machine.] [[https://web.archive.org/web/20220122042946/https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fcsrc.nist.gov%2Fpublications%2Ffips%2Ffips180-2%2Ffips180-2.pdf&embedded=true&chrome=false&dov=1 Архівовано 22 січня 2022 у Wayback Machine.] посилання=] FIPS PUB 180-2
  2. ↑ http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips180-2/fips180-2withchangenotice.pdf [Архівовано 2012-03-12 у Wayback Machine.] [[https://web.archive.org/web/20220120172104/https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fcsrc.nist.gov%2Fpublications%2Ffips%2Ffips180-2%2Ffips180-2withchangenotice.pdf&embedded=true&chrome=false&dov=1 Архівовано 20 січня 2022 у Wayback Machine.] посилання=]
  3. ↑ http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips180-3/fips180-3_final.pdf [Архівовано 2012-03-12 у Wayback Machine.] [[https://web.archive.org/web/20220123063739/https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fcsrc.nist.gov%2Fpublications%2Ffips%2Ffips180-3%2Ffips180-3_final.pdf&embedded=true&chrome=false&dov=1 Архівовано 23 січня 2022 у Wayback Machine.] посилання=]
  4. ↑ U.S. Patent 6,829,355
  5. ↑ Licensing Declaration for US patent 6829355. Архів оригіналу за 16 червня 2016. Процитовано 17 лютого 2008. (англ.)
  6. ↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 18 жовтня 2011. Процитовано 18 червня 2012.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  7. ↑ Somitra Kumar Sanadhya, Palash Sarkar. 22-Step Collisions for SHA-2 [Архівовано 30 березня 2010 у Wayback Machine.] (англ.)
  8. ↑ Somitra Kumar Sanadhya, Palash Sarkar. Deterministic Constructions of 21-Step Collisions for the SHA-2 Hash Family (англ.)
  9. ↑ / nist_hash_works_4.html Schneier on Security: NIST Hash Workshop Liveblogging (5) [Архівовано 25 квітня 2022 у Wayback Machine.] (англ.)
  10. ↑ --/features/75686/2 Hash cracked — heise Security (англ.)
  11. ↑ Tentative Timeline of the Development of New Hash Functions [Архівовано 4 червня 2009 у Wayback Machine.] (англ.)
  12. ↑ FIPS 180-2: Secure Hash Standard (SHS): 6. Applicability] (англ.)
  13. ↑ SHA-1, SHA-256 в результатах пошукової системи Google
  14. ↑ Speed Comparison of Popular Crypto Algorithms [1] [Архівовано 15 жовтня 2008 у Wayback Machine.] (англ.)

Література

Див. також

Посилання

Стандарти

Криптоаналіз

Реалізації


Замок Це незавершена стаття з криптографії.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Алгоритми Це незавершена стаття про алгоритми.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Замок Це незавершена стаття з інформаційної безпеки.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=SHA-2&oldid=42342338