Secure hash algorithm
Secure hash algorithm буюу SHA-г NIST компаниас хөгжүүлэгдсэн. 1993 онд SHA-г Federal Information Processing Standard (FIPS)-с нийтэлсэн анхны хувилбар нь 160 битийн хаш функц юм. Secure hash algorithm нь message authentication, түлхүүр үүсгэх функцууд ба адилтган танин баталгаажуулахад ашиглагдана. Хаш алгоритм нь дурын битийн уртыг тогтмол битийн урттай болгон гаргадаг функц. SHA нь SHA-0, SHA-1, SHA-2, SHA-3 гэсэн хувилбаруудтай. SHA-n гэдэг тэмдэглэгээ нь хэш функцийн үр дүнд n-битийн утга гарна гэдгийг илэрхийлнэ. Харин SHA-1-ийн хувьд NIST FIPS PUB 180-1-д анх тодорхойлсны дагуу 160-битийн утга гаргана.
SHA төрөл
SHA-0:
1993 онд SHA нэрээр нийтэд хэвлэгдсэн 64 бит Хаш функцийн анхны хувилбар юм. Үүнийг retronym хэмээн нэрийддэг. 160 битийн хаш утгыг ашигладаг.
SHA-1:
160 бит Хаш функц. NSA-с тоон гарын үсгийн алгоритмийн хэсэг болгож загварчилсан. SHA-1 нь аюулгүй байдлын найдваржилтаар хангалтгүйд тооцогдох болсон тул ашиглахыг татгалз хэмээх болсон. Оролтонд нь 264 битээс бага мессеж, гаралтанд нь 160 битийн мессеж гарна. Энэхүү стандартын хүрээнд аюулгүй байдлын ажиллагааны турш SHA-384 ба SHA-512 алгоритмууд нь аюулгүй байдлын хамгаалалтаар хамгийн өндөрт байдаг.
Хөгжүүлэгчид
SHA1 нь MD4 болон MD5 алгоритмын зарчим дээр суурьлан ашиглан MIT дизайнер L.Rivest адил зарчим дээр суурилсан байдлаар илүү уламжлалт байдалтайгаар хөгжүүлсэн юм. Алгоритмийн анхны загварыг Америкийн нэгдсэн улсын NIST буюу стандарт технологийн үндэсний хүрээлэнгээс гаргасан байдаг. Энэхүү хувилбарыг FIPS PUB 180 хэмээн 1993 онд анх үүсгэсэн.
SHA1 алгоритмийн нэг давталтын цикл Энэ нь SHA-1 хэрэгжүүлэх хэш функцийг шахах үйл ажиллагаа санаан дээр барьсан. Орц шахалт үйл ажиллагаа 512 битийн зурвас блок урт, өмнөх блок албан тушаалын гаралт нь юм. Гаралт Энэ хүртэл бүх блок хэш утга юм. Өөрөөр хэлбэл, хэш нэгж тэнцүү . Бүх мэдээний хэш утга нь сүүлийн блок үр дүн юм.
SHA-2:
Өөр өөр блокуудтай 2 ижил хаш функцийн бүлэг юм. SHA-256, SHA-512 SHA-256 нь SHA-1 ба MD4, MD5-н аргаар үйл ажиллагаа явуулдаг. SHA-256 шахалтын функц нь 256 битийн завсрын хаш утга ба 512 битийн мессежийн блок дээр ажилладаг. Энэ нь үндсэндээ 256 битийн блок шифрлэлтийн алгоритм юм. SHA-224, SHA-324, SHA-512/224 ба SHA-512/256 гэсэн тус бүрийн стандарт байдаг. Эдгээрийг NSA зохион бүтээсэн. 2 гол бүрэлдэхүүн хэсэгтэй. 1. SHA-256 шахалтын функц 2. SHA-256 мессежний хуваарь SHA-256 нь 32 битийн үсэгт ашиглагдана. Доорх тэмдэглэгээг ашиглана.
SHA-512 шахалтын функц нь 512 битийн хаш утга ба 1024 битийн мессежийн блок дээр ажилладаг. Энэ нь үндсэндээ 512 битийн блок шифрлэлт юм.
Examples of SHA-2 variants
Hash values of empty string.
SHA224("") 0x d14a028c2a3a2bc9476102bb288234c415a2b01f828ea62ac5b3e42f SHA256("") 0x e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b855 SHA384("") 0x 38b060a751ac96384cd9327eb1b1e36a21fdb71114be07434c0cc7bf63f6e1da274edebfe76f65fbd51ad2f14898b95b SHA512("") 0x cf83e1357eefb8bdf1542850d66d8007d620e4050b5715dc83f4a921d36ce9ce47d0d13c5d85f2b0ff8318d2877eec2f63b931bd47417a81a538327af927da3e SHA512/224("") 0x 6ed0dd02806fa89e25de060c19d3ac86cabb87d6a0ddd05c333b84f4 SHA512/256("") 0x c672b8d1ef56ed28ab87c3622c5114069bdd3ad7b8f9737498d0c01ecef0967a
Even a small change in the message will (with overwhelming probability) result in a mostly different hash, due to the avalanche effect. For example, adding a period to the end of the sentence changes 111 out of 224 bits in the hash:
SHA224("The quick brown fox jumps over the lazy dog") 0x 730e109bd7a8a32b1cb9d9a09aa2325d2430587ddbc0c38bad911525 SHA224("The quick brown fox jumps over the lazy dog.") 0x 619cba8e8e05826e9b8c519c0a5c68f4fb653e8a3d8aa04bb2c8cd4c
Pseudocode
Note 1: All variables are 32 bit unsigned integers and addition is calculated modulo 232 Note 2: For each round, there is one round constant k[i] and one entry in the message schedule array w[i], 0 ≤ i ≤ 63 Note 3: The compression function uses 8 working variables, a through h Note 4: Big-endian convention is used when expressing the constants in this pseudocode,
and when parsing message block data from bytes to words, for example, the first word of the input message "abc" after padding is 0x61626380
Initialize hash values: (first 32 bits of the fractional parts of the square roots of the first 8 primes 2..19): h0 := 0x6a09e667 h1 := 0xbb67ae85 h2 := 0x3c6ef372 h3 := 0xa54ff53a h4 := 0x510e527f h5 := 0x9b05688c h6 := 0x1f83d9ab h7 := 0x5be0cd19
Initialize array of round constants: (first 32 bits of the fractional parts of the cube roots of the first 64 primes 2..311): k[0..63] :=
0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5, 0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174, 0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da, 0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967, 0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85, 0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070, 0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3, 0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
Pre-processing: append the bit '1' to the message append k bits '0', where k is the minimum number >= 0 such that the resulting message
length (modulo 512 in bits) is 448.
append length of message (without the '1' bit or padding), in bits, as 64-bit big-endian integer
(this will make the entire post-processed length a multiple of 512 bits)
Process the message in successive 512-bit chunks: break message into 512-bit chunks for each chunk
create a 64-entry message schedule array w[0..63] of 32-bit words (The initial values in w[0..63] don't matter, so many implementations zero them here) copy chunk into first 16 words w[0..15] of the message schedule array
Extend the first 16 words into the remaining 48 words w[16..63] of the message schedule array:
for i from 16 to 63
s0 := (w[i-15] rightrotate 7) xor (w[i-15] rightrotate 18) xor (w[i-15] rightshift 3)
s1 := (w[i-2] rightrotate 17) xor (w[i-2] rightrotate 19) xor (w[i-2] rightshift 10)
w[i] := w[i-16] + s0 + w[i-7] + s1
Initialize working variables to current hash value: a := h0 b := h1 c := h2 d := h3 e := h4 f := h5 g := h6 h := h7
Compression function main loop:
for i from 0 to 63
S1 := (e rightrotate 6) xor (e rightrotate 11) xor (e rightrotate 25)
ch := (e and f) xor ((not e) and g)
temp1 := h + S1 + ch + k[i] + w[i]
S0 := (a rightrotate 2) xor (a rightrotate 13) xor (a rightrotate 22)
maj := (a and b) xor (a and c) xor (b and c)
temp2 := S0 + maj
h := g
g := f
f := e
e := d + temp1
d := c
c := b
b := a
a := temp1 + temp2
Add the compressed chunk to the current hash value: h0 := h0 + a h1 := h1 + b h2 := h2 + c h3 := h3 + d h4 := h4 + e h5 := h5 + f h6 := h6 + g h7 := h7 + h
Produce the final hash value (big-endian): digest := hash := h0 append h1 append h2 append h3 append h4 append h5 append h6 append h7
SHA512 болон SHA256 нь бүтцийн хувьд ижилхэн байна. Мэдээ нь 1024 битэд хуваагдсан байна. Эхний утгууд 64 битийн тогтмолууд бөгөөд цааш 64 болон 80 үе шаттай байна. Мэдээний урт нь 64 32 битийн ялгаатай массивт 80 64 битийн үгсийг 16-63 болон 16-79 хүртэл хоорон байдаг. Тойргийн 2..409 нь эхний 80 primes дээр үндэслэсэн байдаг. Тооцооллын хувьд тухайн үгийн хэмжээ 64 бит урттай байна.
SHA-512 initial hash values (in big-endian):
h[0..7] := 0x6a09e667f3bcc908, 0xbb67ae8584caa73b, 0x3c6ef372fe94f82b, 0xa54ff53a5f1d36f1,
0x510e527fade682d1, 0x9b05688c2b3e6c1f, 0x1f83d9abfb41bd6b, 0x5be0cd19137e2179
SHA-512 round constants:
k[0..79] := [ 0x428a2f98d728ae22, 0x7137449123ef65cd, 0xb5c0fbcfec4d3b2f, 0xe9b5dba58189dbbc, 0x3956c25bf348b538,
0x59f111f1b605d019, 0x923f82a4af194f9b, 0xab1c5ed5da6d8118, 0xd807aa98a3030242, 0x12835b0145706fbe,
0x243185be4ee4b28c, 0x550c7dc3d5ffb4e2, 0x72be5d74f27b896f, 0x80deb1fe3b1696b1, 0x9bdc06a725c71235,
0xc19bf174cf692694, 0xe49b69c19ef14ad2, 0xefbe4786384f25e3, 0x0fc19dc68b8cd5b5, 0x240ca1cc77ac9c65,
0x2de92c6f592b0275, 0x4a7484aa6ea6e483, 0x5cb0a9dcbd41fbd4, 0x76f988da831153b5, 0x983e5152ee66dfab,
0xa831c66d2db43210, 0xb00327c898fb213f, 0xbf597fc7beef0ee4, 0xc6e00bf33da88fc2, 0xd5a79147930aa725,
0x06ca6351e003826f, 0x142929670a0e6e70, 0x27b70a8546d22ffc, 0x2e1b21385c26c926, 0x4d2c6dfc5ac42aed,
0x53380d139d95b3df, 0x650a73548baf63de, 0x766a0abb3c77b2a8, 0x81c2c92e47edaee6, 0x92722c851482353b,
0xa2bfe8a14cf10364, 0xa81a664bbc423001, 0xc24b8b70d0f89791, 0xc76c51a30654be30, 0xd192e819d6ef5218,
0xd69906245565a910, 0xf40e35855771202a, 0x106aa07032bbd1b8, 0x19a4c116b8d2d0c8, 0x1e376c085141ab53,
0x2748774cdf8eeb99, 0x34b0bcb5e19b48a8, 0x391c0cb3c5c95a63, 0x4ed8aa4ae3418acb, 0x5b9cca4f7763e373,
0x682e6ff3d6b2b8a3, 0x748f82ee5defb2fc, 0x78a5636f43172f60, 0x84c87814a1f0ab72, 0x8cc702081a6439ec,
0x90befffa23631e28, 0xa4506cebde82bde9, 0xbef9a3f7b2c67915, 0xc67178f2e372532b, 0xca273eceea26619c,
0xd186b8c721c0c207, 0xeada7dd6cde0eb1e, 0xf57d4f7fee6ed178, 0x06f067aa72176fba, 0x0a637dc5a2c898a6,
0x113f9804bef90dae, 0x1b710b35131c471b, 0x28db77f523047d84, 0x32caab7b40c72493, 0x3c9ebe0a15c9bebc,
0x431d67c49c100d4c, 0x4cc5d4becb3e42b6, 0x597f299cfc657e2a, 0x5fcb6fab3ad6faec, 0x6c44198c4a475817]
SHA-512 Sum & Sigma:
S0 := (a rightrotate 28) xor (a rightrotate 34) xor (a rightrotate 39) S1 := (e rightrotate 14) xor (e rightrotate 18) xor (e rightrotate 41)
s0 := (w[i-15] rightrotate 1) xor (w[i-15] rightrotate 8) xor (w[i-15] rightshift 7) s1 := (w[i-2] rightrotate 19) xor (w[i-2] rightrotate 61) xor (w[i-2] rightshift 6) SHA-384 is identical to SHA-512, except that:
the initial hash values h0 through h7 are different (taken from the 9th through 16th primes), and the output is constructed by omitting h6 and h7. SHA-384 initial hash values (in big-endian):
h[0..7] := 0xcbbb9d5dc1059ed8, 0x629a292a367cd507, 0x9159015a3070dd17, 0x152fecd8f70e5939,
0x67332667ffc00b31, 0x8eb44a8768581511, 0xdb0c2e0d64f98fa7, 0x47b5481dbefa4fa4
SHA-3:
Одоо ажиллаж буй NIST hash competition функцийн хувилбарт санал болгосон хаш функцийн стандарт. 2012 оны 10 сард SHA-3 гэсэн шинэ стандартыг бий болгон сонгосон. Тоон гарын үсэг болон хаш дээр суурилсан MACs, PRFs, RNGs, KDFs-г дэмждэг. Аюулгүй байдлын хувьд маш өндөр нарийвчлалтай. SHA-3 нь SHA3-224, SHA3-256, SHA3-384 ба SHA3-512 гэсэн 4 криптографын хаш функцээс бүрдэнэ. 2 гол бүрэлдэхүүн хэсэгийг тайлбарлья. 1 SHA-512 шахалтын функц ба SHA-512 мессежийн хуваарь Энэ нь доорх тэмдэглэгээг ашиглана.
SHA-512 нь 64 битийн үсэгт ашиглагдана.
SHA үйл ажиллагааны харьцуулалт
Secure Hash Algorithm-ын олон хувилбаруудын харьцуулалт
| Параметр | SHA-1 | SHA-256 | SHA-384 | SHA-512 |
|---|---|---|---|---|
| Мессеж задаргааны хэмжээ (bits) | 160 | 256 | 384 | 512 |
| Мессежний хэмжээ (bits) | 264 | 264 | 264 | 264 |
| Блокын хэмжээ (bits) | 512 | 512 | 1024 | 1024 |
| Үгийн хэмжээ (bits) | 32 | 32 | 64 | 64 |
| Алгоритмын алхамууд | 80 | 64 | 80 | 80 |
SHA алгоритмын математик тооцоолол
Secure Hash Algorithm нь санамсаргүй байдлаар нууцлал буюу encryption хийдэг. Тухайн нууц үг нь хэдэн ч битийн урттай орж ирхэд тухайн нууц үгийг secure hash algorithm-н төрлөөс хамааран хэдэн үг үсэг, тэмдэгт, тоо орж ирэх нь хамаагүй нэг л хэмжээнд encryption хийдэг. Их хэмжээний өгөгдлийг encryption хийхэд ч мөн адил хийгдэнэ. Энэхүү нууцлалын протокол нь нэг битийн өөрчлөлтөнд тухайн encryption хийсэн өгөгдөл нь бүхэлдээ өөрчлөгддөг.
Жишээ нь: SHA1: encryption хийх өгөгдөл: хишгээ
encryption хийгдсэн байдал: e096d9b2b126eaf1ff75b84c8f2da3074b97d6a9
SHA1: өгөгдөл: Өгөгдөл гэдэг үг нь ерөнхий тохиолдолд яриан бус мэдээллээр илэрхийлэгдэх бөгөөд хэн бүхэнд харагдах ойлгогдохоор үүсгэж болох баримт, үзэл санаа, заавар зөвлөгөө, мэдээлэл гэх мэтийг илэрхийлэх утгатай. Өгөгдөл дамжуулах холбооны үндэс нь морзе кодын дамжуулал, телеграфын холбоо, тоон мэдээлэл дамжуулах онол дээр үндэслэгддэг. Аналог технологитой цахилгаан холбооны сүлжээний сувгаар кодлогдсон мэдээллийг бага хурдтай дамжуулдаг холбооны төрлийг телеграфын холбоо гэнэ. Телеграфын холбооны сүлжээний онцлог нь хурд бага, өгөгдлийн тоон битийн цувааг аналог хэлбэрт дамжуулах технологитой байсан.
боловсруулалт:
SHA256: encryption хийх өгөгдөл: хишгээ
encryption хийгдсэн байдал: 33c81a747b02a62011290e334033045b8a1dfd4a757e4d4a4d5c5f0988325a36
SHA256: өгөгдөл: Өгөгдөл гэдэг үг нь ерөнхий тохиолдолд яриан бус мэдээллээр илэрхийлэгдэх бөгөөд хэн бүхэнд харагдах ойлгогдохоор үүсгэж болох баримт, үзэл санаа, заавар зөвлөгөө, мэдээлэл гэх мэтийг илэрхийлэх утгатай. Өгөгдөл дамжуулах холбооны үндэс нь морзе кодын дамжуулал, телеграфын холбоо, тоон мэдээлэл дамжуулах онол дээр үндэслэгддэг. Аналог технологитой цахилгаан холбооны сүлжээний сувгаар кодлогдсон мэдээллийг бага хурдтай дамжуулдаг холбооны төрлийг телеграфын холбоо гэнэ. Телеграфын холбооны сүлжээний онцлог нь хурд бага, өгөгдлийн тоон битийн цувааг аналог хэлбэрт дамжуулах технологитой байсан.
боловсруулалт:8acf51a95639a442cdb12a9384a393b52bbd29c898a768a38cec13e38696d71e
SHA3: encryption хийх өгөгдөл: хишгээ
encryption хийгдсэн байдал: 5cdf5ffc84ec3b54b52fb097728990b1592054da9caf125302b0b72f95207afc6b2726b183cd9fd4c1ec4a152dfde7c3f
0a4125dbca0848c32812ed16a3f9541
SHA3: өгөгдөл: Өгөгдөл гэдэг үг нь ерөнхий тохиолдолд яриан бус мэдээллээр илэрхийлэгдэх бөгөөд хэн бүхэнд харагдах ойлгогдохоор үүсгэж болох баримт, үзэл санаа, заавар зөвлөгөө, мэдээлэл гэх мэтийг илэрхийлэх утгатай. Өгөгдөл дамжуулах холбооны үндэс нь морзе кодын дамжуулал, телеграфын холбоо, тоон мэдээлэл дамжуулах онол дээр үндэслэгддэг. Аналог технологитой цахилгаан холбооны сүлжээний сувгаар кодлогдсон мэдээллийг бага хурдтай дамжуулдаг холбооны төрлийг телеграфын холбоо гэнэ. Телеграфын холбооны сүлжээний онцлог нь хурд бага, өгөгдлийн тоон битийн цувааг аналог хэлбэрт дамжуулах технологитой байсан.
боловсруулалт: 8acf51a95639a442cdb12a9384a393b52bbd29c898a768a38cec13e38696d71e
SHA512: encryption хийх өгөгдөл: хишгээ
encryption хийгдсэн байдал: 22901342db3f3b24008ed375daa3464e8b985a3492d4a6f2105daf90c274a8f872ba19f2d38602a7dece5aae46e90261
f3ecb18b562816676c2532eb969a0ade
SHA512: өгөгдөл: Өгөгдөл гэдэг үг нь ерөнхий тохиолдолд яриан бус мэдээллээр илэрхийлэгдэх бөгөөд хэн бүхэнд харагдах ойлгогдохоор үүсгэж болох баримт, үзэл санаа, заавар зөвлөгөө, мэдээлэл гэх мэтийг илэрхийлэх утгатай. Өгөгдөл дамжуулах холбооны үндэс нь морзе кодын дамжуулал, телеграфын холбоо, тоон мэдээлэл дамжуулах онол дээр үндэслэгддэг. Аналог технологитой цахилгаан холбооны сүлжээний сувгаар кодлогдсон мэдээллийг бага хурдтай дамжуулдаг холбооны төрлийг телеграфын холбоо гэнэ. Телеграфын холбооны сүлжээний онцлог нь хурд бага, өгөгдлийн тоон битийн цувааг аналог хэлбэрт дамжуулах технологитой байсан.
боловсруулалт: 2c8740f21e4519de72431c45c21fdc18fac8695213eddf5a7951e862edb0325b57bc62e2ea492834b686b7706dc4cc87dda81a65
98e147f600d58ff13d281cb7
SHA хэрэглээ
Secure hash algorithm нь нууцлал хамгаалалтын хувьд бусад алгоритмуудаас хамаагүй өндөр нууцлалтай. Энэхүү давуу тал нь аливаа өгөгдөл, мэдээлэл, хэрэглэгчийн бүртгэл, password гэх мэтийг нууцлахад хамгийн боломжтой. Энэ давуу талыг social network-ийн сайтууд болох facebook, twitter болон gmail гэх мэтэд ашиглагдаж байна. Мөн онлайн гүйлгээний сайтууд болон хувийн хэвшлийн нууцлал шаардсан байгууллагуудад өргөн ашиглагддаг. SHA алгоритмийг банк санхүү, батлан хамгаалах салбарт өргөн ашигладаг.
SHA сул тал
Secure Hash Algorithm нь нэг битийн өөрчлөлтөнд бүхэлдээ өөрчлөгддөг. Үүнээс үзвэл хэдэн битийн өгөгдөл байсан ч тухайн өгөгдлийг боловсруулах нь компьютерт их хэмжээний ачааллыг бий болгоно. Гэхдээ энэхүү ачаалал нь тийм ч чухал асуудал биш юм.
Тайлагдах боломж
Secure Hash Algoritm нь маш өндөр нарийвчлалтай учир тайлагдах боломжгүй. Тухайн нэг битийн өөрчлөлтөн encryption хийсэн түлхүүр үг нь бүхэлдээ өөрчлөгддөг. Тиймээс тайлагдах боломж бараг байхгүй. Харин Brote Force attack ашиглан нууц үгийг олох боломжтой боловч тухайн боловсруулалтыг хийх гэж их хэмжээний хугацаа ашиглагдана. Ийм учраас эвдэгдэх боломжгүй юм.