Secure Hash Algorithm

Secure Hash Algorithm（セキュアハッシュアルゴリズム）、略称SHA（エスエイチエー、シャー）は、一群の関連したハッシュ関数であり、アメリカ国立標準技術研究所 (NIST) によってアメリカ政府標準のハッシュ関数 Secure Hash Standard (SHS) として採用されている。

概要

アルゴリズムはMD4を元にしており、MD5よりも攻撃に対して強いと考えられている。

2013年現在、SHAは生成するビット長が異なるSHA-1（160ビット）、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256、SHA-3の8種類が存在している。このうちSHA-1、SHA-256、SHA-384、SHA-512は2002年8月のFIPS Publication 180-2の初版に含まれている。SHA-224はChange Notice 1として、2004年2月に同規格に追加された。SHA-512/224、SHA-512/256は2012年のFIPS 180-4で追加された。

もっともよく使われる関数はSHA-1でTLS、SSL、PGP、SSH、S/MIME、IPSecなど、さまざまなセキュリティのアプリケーションやプロトコルに採用されている。 SHA-1は、以前から広範囲に使われているハッシュ関数であるMD5に代わるものであると考えられている。SHAアルゴリズムは国家安全保障局 (NSA) によって開発され、アメリカ政府の標準として発表された。グループのメンバーで1993年にはじめに発表されたものは、公式にはSHAと呼ばれている。しかしその後のものと区別するためにしばしばSHA-0と呼ばれている。2年後、SHAに初めての後継となるSHA-1が発表された。

さらにSHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512と4つの変形が、増加する出力の範囲とわずかなデザインの違いで2001年に発行されている。2012年に加えられたSHA-512/224、SHA-512/256と合わせてそれらはまとめてSHA-2といわれている。

また、SHA-3としてKeccakが、アメリカ国立標準技術研究所 (NIST) が公募した新しいハッシュ関数アルゴリズムとして、2012年10月2日に選出された。

SHA-0、SHA-1ともに、対象とした攻撃（ハッシュ値の強衝突耐性突破）が見つかっているが、SHA-2には攻撃された記事はまだない。「MD5」の「ハッシュの衝突耐性について」の項も参照。

SHA-1

→詳細は「SHA-1」を参照

SHA-1のハッシュキーの長さは、160ビット＝ 2¹⁶⁰（約 1.4615×10⁴⁸）通りのハッシュ値をとり、40桁の16進数で表される。

SHA-2

→詳細は「SHA-2」を参照

SHA-256、SHA-512は、それぞれ32ビット、64ビットのワードサイズを持ち、出力されるハッシュ値の長さは256ビット、512ビットである。SHA-224、SHA-384はそれぞれSHA-256、SHA-512を切り詰めたものであり、ワードサイズはそれぞれ32ビット、64ビット、出力長はそれぞれ224ビット、384ビットである。SHA-512/224、SHA-512/256はSHA-512を切り詰めたものであり、ワードサイズは64ビット、出力長はそれぞれ224ビット、256ビットである。

SHA-2のハッシュキーの長さは以下の通りである。

• SHA-224: 224ビット＝2²²⁴（約 2.696×10⁶⁷）通りのハッシュ値をとり、56桁の16進数
• SHA-256: 256ビット＝2²⁵⁶（約 1.579×10⁷⁷）通りのハッシュ値をとり、64桁の16進数
• SHA-384: 384ビット＝2³⁸⁴（約 3.940×10¹¹⁵）通りのハッシュ値をとり、96桁の16進数
• SHA-256: 512ビット＝2⁵¹²（約 1.341×10¹⁵⁴）通りのハッシュ値をとり、128桁の16進数
• SHA-512/224: 224ビット＝2²²⁴（約 2.696×10⁶⁷）通りのハッシュ値をとり、56桁の16進数
• SHA-512/256: 256ビット＝2²⁵⁶（約 1.579×10⁷⁷）通りのハッシュ値をとり、64桁の16進数

SHA-3

→詳細は「SHA-3」を参照

SHA-3としてKeccakが、アメリカ国立標準技術研究所 (NIST) が公募した新しいハッシュ関数アルゴリズムとして、2012年10月2日に選出された。

Keccakは64ビットのワードサイズを持ち、出力されるハッシュ値の長さは224ビット、256ビット、384ビット、512ビットの4種類である。SHA-2と同様、Keccak-224はKeccak-256を、Keccak-384はKeccak-512を切り詰めたものである。

Keccakのハッシュキーの長さは以下の通りである。

• Keccak-224: 224ビット＝2²²⁴（約 2.696×10⁶⁷）通りのハッシュ値をとり、56桁の16進数
• Keccak-256: 256ビット＝2²⁵⁶（約 1.579×10⁷⁷）通りのハッシュ値をとり、64桁の16進数
• Keccak-384: 384ビット＝2³⁸⁴（約 3.940×10¹¹⁵）通りのハッシュ値をとり、96桁の16進数
• Keccak-256: 512ビット＝2⁵¹²（約 1.341×10¹⁵⁴）通りのハッシュ値をとり、128桁の16進数

SHAシリーズの比較

→詳細は「Merkle-Damgård construction」を参照

暗号学的ハッシュ関数の比較

アルゴリズムとバリエーション		出力長 (bits)	内部状態長 (bits)	ブロック長 (bits)	最大メッセージ長 (bits)	ラウンド数	ビット演算	セキュリティ強度 (bits)	パフォーマンスの例 (MiB/s)
MD5		128	128 (4 × 32)	512	264 − 1	64	And, Xor, Rot, Add (mod 232), Or	<64（強衝突）	335
SHA-0		160	160 (5 × 32)	512	264 − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 232), Or	<80（強衝突）	-
SHA-1		160	160 (5 × 32)	512	264 − 1	80		<63 (衝突発見)	192
SHA-2	SHA-224 SHA-256	224 256	256 (8 × 32)	512	264 − 1	64	And, Xor, Rot, Add (mod 232), Or, Shr	112 128	139
	SHA-384 SHA-512 SHA-512/224 SHA-512/256	384 512 224 256	512 (8 × 64)	1024	2128 − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 264), Or, Shr	192 256 112 128	154
SHA-3	SHA3-224 SHA3-256 SHA3-384 SHA3-512	224 256 384 512	1600 (5 × 5 × 64)	1152 1088 832 576	制限なし	24	And, Xor, Rot, Not	112 128 192 256	-
	SHAKE128 SHAKE256	d（可変長） d（可変長）		1344 1088				d/2と128のいずれか小さい方 d/2と256のいずれか小さい方	-

関連項目

• ハッシュ関数
• MD2
• MD4
• MD5
• HMAC

外部リンク

• FIPS PUB 180-1, SECURE HASH STANDARD
• (PDF) FIPS PUB 180-2, SECURE HASH STANDARD
• SHA-0、MD5、 MD4にコリジョン発見、reduced SHA-1も スラッシュドットジャパン
• オンラインでSHA256ハッシュ関数ツール
• オンラインでSHA512ハッシュ関数ツール
• SHA1, SHA-256, SHA-384, SHA-512 Online Calculator Calculate SHA file hashes using an on-line web form.