第一次學習安全哈希算法 (SHA) 就像破譯外星密碼一樣。實際上，它並不像看起來那麼複雜。您可能聽説過 SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512，但您瞭解它們的區別以及它們如何影響您的數據安全嗎？
這些加密哈希函數在數據完整性和身份驗證方面發揮着至關重要的作用。然而，它們並不完全相同。有些提供更好的安全性，而有些則更快。
本博客涵蓋了SHA-1 與 SHA-256 算法以及兩者之間的所有內容。讓我們深入瞭解網絡安全的核心組件，看看它們是如何工作的。
什麼是 SHA？
SHA是安全哈希算法的首字母縮寫，是美國國家安全局 (NSA) 設計的一組加密哈希函數。該加密哈希函數在確保數字數據的完整性和安全性方面起着至關重要的作用。
SHA 的目的是為任何數字信息創建一個唯一的標識符，稱為哈希值。此哈希值就像數字指紋，確保即使原始信息發生微小變化也會導致完全不同的哈希值。
一個典型的例子就是您的密碼。當您在網站上創建帳户時，該網站不會存儲您的密碼。相反，它使用 SHA 將您的密碼轉換為哈希值。哈希值駐留在數據庫中。因此，即使有人獲得數據庫的訪問權限，他們也不會看到您的實際密碼，而只會看到其哈希形式。
假設你的電子郵件密碼是“likeflowers”。它的哈希值如下所示：
9a96c8326d228471d1f01616d92a2d2b0e796c9a8d0624df9a9b7d0246475a42
這一長串字符就是密碼的 SHA-256 哈希值。如果你對密碼中的一個字母進行調整，最終的哈希值就會完全不同。
SHA 如何工作？
SHA 的工作原理是雪崩效應，信息中哪怕是最微小的改變都會導致哈希值發生重大且不可預測的變化。這一特性使得兩個不同的輸出幾乎不可能產生相同的哈希值。
SHA 旨在抵禦各種加密攻擊，可防止兩個不同輸出生成相同哈希的碰撞攻擊。這種穩健性對於數字簽名、SSL 證書和驗證數據真實性等應用至關重要。
SHA 有多種版本，例如 SHA-1、SHA-256和 SHA-512，每種版本都會生成不同長度的哈希值，並且具有不同的安全特性。讓我們更仔細地研究一下它們。
SHA 的不同版本
不同 SHA 版本的開發源於密碼社區不斷努力應對不斷出現的威脅。隨着技術的進步和新漏洞的出現，增強哈希函數對於維護數字系統的安全至關重要。
每個版本都旨在解決其前身中發現的缺點並適應不斷變化的加密要求。例如，如果你想知道 SHA-1 和 SHA-256 之間的區別，那麼瞭解每個 SHA 版本的作用是一個起點。
什麼是 SHA-1？
SHA-1以速度快而着稱，但安全性較差。由 NSA 設計，由美國國家標準與技術研究院 (NIST) 發佈。它產生 160 位（20 字節）哈希值，通常表示為 40 位十六進制數。
由於它計算哈希值的速度很快，因此更容易受到暴力攻擊，攻擊者會嘗試所有可能的輸入來找到匹配項。隨着時間的推移，SHA-1 中發現的漏洞使其容易受到碰撞攻擊，不同的輸入可能會產生相同的哈希值。
SHA-1 已用於數字簽名和 SSL 證書。然而，由於其存在缺陷，SHA-1 已被棄用，取而代之的是更安全的哈希函數，例如 SHA-2 系列中的函數。
什麼是 SHA-2？
SHA-2系列包括具有不同輸出長度的哈希函數，例如 SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224 和 SHA-512/256。名稱中的數字對應於哈希輸出的位長度。
與其前身一樣，SHA-2 接受輸入併產生固定大小的位串輸出。但是，它比 SHA-1 有了顯着的改進。由於其位大小更大，並引入了新的數學運算，因此它更安全。SHA-2 可保護許多協議和系統，包括 TLS、PGP、SSH、IPsec 和比特幣。
什麼是 SHA-256？
SHA-256屬於 SHA-2 家族，名稱中的“256”表示其生成的哈希輸出的長度，具體為 256 位或 64 個字符。該算法採用經過多輪處理的複雜算法，具有很強的抗加密攻擊能力。
SHA256 是TLS（傳輸層安全性）協議的組成部分，可確保 Web 服務器和瀏覽器之間交換的數據的機密性和完整性。此外，SHA-256 還提供了一種通過數字簽名驗證消息和文件真實性的安全方法。
在區塊鏈中，SHA-256 生成交易數據的加密哈希，從而創建安全且不可更改的交易記錄。SHA-256 哈希不變這一事實有助於提高區塊鏈系統的可信度。
什麼是 SHA-512？
切換到SHA-512，您會發現它是 SHA-2 系列中更強大的成員，可產生 512 位哈希值，提供增強的安全性，但需要更多的計算資源。
與 SHA-2 系列中較小的同類算法不同，SHA-512 在運算中使用更多位，因此哈希值更長、更復雜。複雜性的增加是有代價的，即需要更強的處理能力。
與較小的哈希函數相比，SHA-512 的哈希輸出大小較大，因此存儲要求也更高。雖然這對於許多應用程序來説可能不是什麼大問題，但如果存儲空間有限，則值得考慮。
對於需要高級別安全性但資源較少的應用程序，其他哈希函數（如 SHA-256）可能更合適。
與其他經典加密算法一樣，SHA-512 不具有抗量子性，可能不適合後量子安全。
SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512
現在讓我們比較一下 SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512。需要考慮的參數包括哈希大小、速度、安全性、標準化和應用。評估它們將幫助您選擇適合您需求的算法。
哈希大小
SHA-1 提供的哈希大小為 160 位，因此安全性較低且更容易發生衝突。但是，當比較 SHA-1 與 SHA-256 的性能時，很明顯，SHA-256 的哈希大小為 256 位，可顯着提高安全性和抵禦攻擊的能力。SHA-2 包括多個版本，哈希大小從 224 位到 512 位不等。
另一方面，SHA-512 的哈希大小更大，為 512 位，在 SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512 哈希算法中脱穎而出，成為最安全的選擇。它提供了更好的安全性，儘管它確實需要更多的處理能力，這是性能敏感型應用程序中需要考慮的一個因素。
速度與安全
SHA-1 與 SHA-256 的速度指標有所不同，其中 SHA-1 是最古老、最快但最不安全的。
SHA-2（包括 SHA-256）在速度和安全性之間實現了良好的平衡，而 SHA-512 具有更大的哈希值且速度較慢，但提供了更高的安全性。
因此，在 SHA-256 和 SHA-512 算法之間進行選擇時，您必須考慮速度和安全性之間的權衡。前者是用於數據保護和完整性的標準哈希算法，而後者則用於定製系統和環境。
標準化
美國國家標準與技術研究院已認可所有這些數字安全算法。1995 年發佈的 SHA-1 現已因存在漏洞而被認為過時。它不再是大多數應用程序的標準。
SHA-2 系列（包括 SHA-256 和 SHA-512）目前是 Web 上數據加密和身份驗證的標準。SHA-2 算法非常安全且高效，以至於其繼任者 SHA-3 自 2015 年採用以來並沒有獲得太大的關注。
應用
SHA-1 過去曾用於各種加密目的，例如數字簽名和證書生成。然而，它的安全漏洞已導致其被棄用，取而代之的是更安全的哈希函數，如 SHA-256。在 SHA-1 與 SHA-256 證書生成的背景下，現代應用程序（尤其是涉及敏感數據的應用程序）現在使用 SHA-256 來增強安全性。
SHA-1 過去曾用於各種加密目的，例如數字簽名和證書生成。然而，由於其安全漏洞，SHA-1 已被棄用，取而代之的是更安全的哈希函數，如 SHA-256。在 SHA-1 與 SHA-256 證書生成的背景下，現代應用程序（尤其是涉及敏感數據的應用程序）現在使用 SHA-256 來增強安全性。
SHA-2 的 SHA-512 變體提供了更高的安全性，並保護了高風險應用程序。它可以保護軍事通信和區塊鏈完整性，驗證數字簽名和哈希塊以獲得不可更改的交易歷史記錄。
在加密貨幣領域，SHA-512 可保護錢包、驗證用户身份並保護金融交易。在能源和醫療保健等關鍵領域，SHA-512 可確保通信和數據存儲安全，這凸顯了其在高風險應用中的廣泛意義。
常問問題
最強的 SHA 算法是什麼？
SHA-3（安全散列算法 3）被認為是最強大的 SHA 算法。但是，它的速度是 SHA-512 的兩倍，尚未被廣泛採用作為 SHA-2 系列的可行替代方案。
哪個 SHA 速度最快？
就原始處理速度而言，SHA-1 比 SHA-2 和 SHA-3 更快，但它也是最不安全的哈希算法。
哪種 SHA 最好？
SHA-256 因其強大的安全特性而廣受認可。它被包括美國政府在內的各種軟件組織和機構用來保護敏感信息，因為它尚未被成功逆向工程。
我還應該使用 SHA-1 嗎？
不，強烈建議不要使用 SHA-1，因為它已被棄用並且存在重大的安全風險。
SHA-1 被破解了嗎？
是的，SHA-1 被認為是被破解的，因為研究人員已經展示了實際的碰撞攻擊，這使得它對於加密目的來説並不安全。
您能解密 SHA-1 嗎？
不，SHA-1 是一種加密哈希函數，設計為單向函數，這意味着它無法解密。但是，由於存在允許碰撞攻擊的漏洞，它被認為是不安全的。
SHA-256 比 SHA-1 強嗎？
是的，SHA-256 在安全性方面明顯比 SHA-1 強，因為它提供了更大的位大小並且更能抵抗碰撞攻擊。
您可以將 SHA-1 轉換為 SHA-256 嗎？
不可以，無法直接將哈希從 SHA-1 轉換或轉換為 SHA-256，因為它們是具有不同算法和輸出大小的不同加密哈希函數。
SHA-512 比 SHA-256 更好嗎？
雖然 SHA-512 提供更大的位大小，被認為對某些類型的攻擊更安全，但 SHA-256 和 SHA-512 之間的選擇取決於特定的安全要求。實際上，SHA-256 因其在安全性和效率方面的平衡而被廣泛使用，
為什麼使用 SHA-512 而不是 SHA-256？
當組織在數字簽名或證書頒發機構等場景中需要更高級別的安全性時，SHA-512 可能比 SHA-256 更受歡迎，因為在這些場景中，較大的哈希值可以增強對潛在攻擊的抵抗力
SHA-256 比 SHA-512 慢嗎？
由於位長較大，SHA-512 比 SHA-256 慢，需要更多計算資源。不過，在許多實際應用中，速度差異可能並不明顯。
SHA-512 是否存在漏洞？
SHA-512 在預映像攻擊中表現出了漏洞，其變體 SHA-512/224 和 SHA-512/256 也容易受到碰撞攻擊，這表明在某些情況下存在潛在的安全問題。
總結
在總結我們對 SHA 哈希算法（SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512）的探索時，很明顯，與 SHA-1 相比，SHA-2（包括 SHA-256 和 SHA-512）因其更高的安全性而脱穎而出。
瞭解這些算法的優勢和侷限性可確保有效保護數據。在 SHA-1 與 SHA-256 的比較中，對安全協議的瞭解和持續關注將幫助您選擇適合您需求的算法。
