SHA

Secure Hash Algorithm ehk SHA on krüptograafiliste räsifunktsioonide tootepere, mis töötati välja Ameerika Ühendriikide Riiklikus Standardite ja Tehnoloogia Instituudis (NIST) koostöös Riikliku julgeolekuagentuuriga.

SHA algoritmide tooteperre kuuluvad SHA-0, SHA-1, SHA-2 ja SHA-3.

SHA-0 ja SHA-1

SHA-0 algoritmi algne nimi oli SHA, kuid uuemate sarnase põhimõttega algoritmide lisandumisel võeti kasutusele nimi SHA-0. 1993. aastal avaldati algse algoritmi edasiarendus SHA-1. Uues algoritmis oli parandatud varem leitud turvaauk, kusjuures SHA-0 ja SHA-1 erinevad ainult ühe tehte võrra. Praeguseks on SHA-1 algoritm kuulutatud ebaturvaliseks ning NIST soovitab riigiorganisatsioonidel kasutada uuemaid SHA räsifunktsioone^[1].

Microsoft^[2], Google^[3] ja Mozilla^[4] lõpetasid 2017. aastast brauserites SHA-1 kasutavate SSL sertifikaatide toetamise.

SHA-1 on kasutusel Giti^[5] ja Mercuriali versioonihaldustarkvaras andmete terviklikkuse kontrollimise eesmärgil.

SHA-2

SHA-2 perekonda kuuluvad räsifunktsioonid SHA-256 ja SHA-512. SHA-256 kasutab 32-bitiseid sõnu ning SHA-512 64-bitiseid sõnu.

Rakendused

SHA-2 räsifunktsioon on kasutusel sellistes rakendustes ja protokollides nagu TLS, SSL, PGP, SSH, S/MIME ja IPsec.

SHA-256 funktsiooni kasutatakse Debian GNU ja Linuxi tarkvarapakkide autentimisel^[6] ja DKIM sõnumite allkirjastamise standardis. SHA-512 on kasutusel süsteemis, mis autendib arhiivitud videoid Rwanda genotsiidi tribunalist^[7]. Linuxi ja UNIXi arendajatel on kavas paroolide räsimiseks võtta kasutusele SHA-256 ja SHA-512^[8].

Bitcoin kasutab SHA-256 funktsiooni tehingute verifitseerimiseks ja toimingutõestuse arvutamisel.

SHA-2 räsifunktsiooni ühe iteratsiooni skeem

Teadaolevad rünnakud

Artikkel	Aasta	Ründemeetod	Rünnak	Variant	Tsükleid	Keerukus
New Collision Attacks Against Up To 24-step SHA-2^[9]	2008	Deterministlik	Kollisioon	SHA-256	24/64	2^28.5
New Collision Attacks Against Up To 24-step SHA-2^[9]	2008	Deterministlik	Kollisioon	SHA-512	24/80	2^32.5
Preimages for step-reduced SHA-2^[10]	2009	Keskelkohterünne	Originaalirünne	SHA-256	42/64	2^251.7
				SHA-256	43/64	2^254.9
				SHA-512	42/80	2^502.3
				SHA-512	46/80	2^511.5
Advanced meet-in-the-middle preimage attacks^[11]	2010	Keskelkohterünne	Originaalirünne	SHA-256	42/64	2^248.4
Advanced meet-in-the-middle preimage attacks^[11]	2010	Keskelkohterünne	Originaalirünne	SHA-512	42/80	2^494.6
Higher-Order Differential Attack on Reduced SHA-256^[12]	2011	Diferentsiaalne krüptoanalüüs	Pseudokollisioon	SHA-256	46/64	2¹⁷⁸
Higher-Order Differential Attack on Reduced SHA-256^[12]	2011	Diferentsiaalne krüptoanalüüs	Pseudokollisioon	SHA-256	33/64	2⁴⁶
Bicliques for Preimages: Attacks on Skein-512 and the SHA-2 family^[13]	2011	Keskelkohterünne	Originaalirünne	SHA-256	45/64	2^255.5
			Originaalirünne	SHA-512	50/80	2^511.5
			Pseudo-originaalirünne	SHA-256	52/64	2²⁵⁵
			Pseudo-originaalirünne	SHA-512	57/80	2⁵¹¹
Improving Local Collisions: New Attacks on Reduced SHA-256^[14]	2013	Diferentsiaalne krüptoanalüüs	Kollisioon	SHA-256	31/64	2^65.5
	2013	Diferentsiaalne krüptoanalüüs	Pseudokollisioon	SHA-256	38/64	2³⁷
Branching Heuristics in Differential Collision Search with Applications to SHA-512^[15]	2014	Heuristiline diferentsiaalne krüptoanalüüs	Pseudokollisioon	SHA-512	38/80	2^40.5
Analysis of SHA-512/224 and SHA-512/256^[16]	2016	Diferentsiaalne krüptoanalüüs	Kollisioon	SHA-256	28/64	praktiline
			Kollisioon	SHA-512	27/80	praktiline
			Pseudokollisioon	SHA-512	39/80	praktiline

SHA-3

SHA-3 loodi Riikliku Standardite ja Tehnoloogia Instituudi poolt peetud avaliku konkursi käigus. Konkursi komisjoni poolt väljavalituks osutunud räsialgoritmi Keccak loojateks on Guido Bertoni, Joan Daemen, Michaël Peeters ja Gilles Van Assche^[17]. SHA-3 loomise eesmärk ei olnud SHA-2 väljavahetamine, vaid sellele alternatiivi pakkumine juhul kui SHA-2 algoritmis avastatakse turvaauke.

SHA-3 perekonda kuuluvad laiendatava väljundiga räsifunktsioonid (ingl extendable-output function, XOF) SHAKE128 ja SHAKE256, mille väljundi suurus on vabalt muudetav. SHAKE-funktsioonid on esimesed Riikliku Standardite ja Tehnoloogia Instituudi poolt standardiseeritud XOF funktsioonid^[18].

SHA funktsioonide võrdlus

SHA funktsioonide võrdlus
vaata
redigeeri
Algoritmi variant		Väljundi suurus (bittides)	Sisemise oleku suurus (bittides)	Ploki suurus (bittides)	Maksimaalne sisendi suurus (bittides)	Tsüklite arv	Tehted	Turvalisus (bittides)	Arvutuskiirus (MiB/s)
MD5 (võrdluseks)		128	128 (4 × 32)	512	Piiramatu^[19]	64	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<64 (on leitud kollisioone)	335
SHA-0		160	160 (5 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<80 (on leitud kollisioone)	-
SHA-1		160	160 (5 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<80 (teoreetiline rünnak^[20])	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-2	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	Piiramatu^[21]	24^[22]	And, Xor, Rot, Not	112 128 192 256	-
SHA-3	SHAKE128 SHAKE256	d (arbitraarne) d (arbitraarne)	1600 (5 × 5 × 64)	1344 1088	Piiramatu^[21]	24^[22]	And, Xor, Rot, Not	min(d/2, 128) min(d/2, 256)	-

Viited

↑ "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 9. juuni 2011. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)
↑ "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 5. oktoober 2016. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)
↑ https://groups.google.com/a/chromium.org/d/msg/blink-dev/2-R4XziFc7A/i_JipRRJoDQJ
↑ https://blog.mozilla.org/security/2014/09/23/phasing-out-certificates-with-sha-1-based-signature-algorithms/
↑ https://www.youtube.com/watch?v=4XpnKHJAok8
↑ https://web.archive.org/web/20111107215111/http://google.com/codesearch/p?hl=en
↑ http://www.nytimes.com/2009/01/27/science/27arch.html
↑ "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 18. juuni 2010. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)
↑ Somitra Kumar Sanadhya & Palash Sarkar (2008). "New Collision Attacks Against Up To 24-step SHA-2" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2008:270.
↑ Kazumaro Aoki; Jian Guo; Krystian Matusiewicz; Yu Sasaki & Lei Wang (2009). "Preimages for step-reduced SHA-2". Advances in Cryptology - ASIACRYPT 2009. Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg. 5912: 578–597. DOI:10.1007/978-3-642-10366-7_34. ISBN 978-3-642-10366-7. ISSN 0302-9743.
↑ Jian Guo; San Ling; Christian Rechberger & Huaxiong Wang (2010). "Advanced meet-in-the-middle preimage attacks: First results on full Tiger, and improved results on MD4 and SHA-2" (PDF). Advances in Cryptology - ASIACRYPT 2010. Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg. 6477: 56–75. DOI:10.1007/978-3-642-17373-8_4. ISBN 978-3-642-17373-8. ISSN 0302-9743.
↑ Mario Lamberger & Florian Mendel (2011). "Higher-Order Differential Attack on Reduced SHA-256" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2011:37.
↑ Dmitry Khovratovich, Christian Rechberger & Alexandra Savelieva (2011). "Bicliques for Preimages: Attacks on Skein-512 and the SHA-2 family" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2011:286.
↑ Florian Mendel; Tomislav Nad; Martin Schläffer (2013). "Improving Local Collisions: New Attacks on Reduced SHA-256". Advances in Cryptology – EUROCRYPT 2013. Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg. 7881: 262–278. DOI:10.1007/978-3-642-38348-9_16. ISBN 978-3-642-38348-9. ISSN 0302-9743.
↑ Maria Eichlseder and Florian Mendel and Martin Schläffer (2014). "Branching Heuristics in Differential Collision Search with Applications to SHA-512" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2014:302.
↑ Christoph Dobraunig; Maria Eichlseder & Florian Mendel (2016). "Analysis of SHA-512/224 and SHA-512/256" (PDF). {{cite journal}}: viitemall journal nõuab parameetrit |journal= (juhend)
↑ "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 19. detsember 2013. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)
↑ http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.202.pdf
↑ "The MD5 Message-Digest Algorithm". Vaadatud 18.04.2016.
↑ "The SHAppening: freestart collisions for SHA-1". Vaadatud 5.11.2015.
↑ "The Sponge Functions Corner". Vaadatud 27.01.2016.
↑ "The Keccak sponge function family". Vaadatud 27.01.2016.

[Ojr9l-1] "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 9. juuni 2011. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)

[sC4pT-2] "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 5. oktoober 2016. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)

[4a6q7-3] ttps://groups.google.com/a/chromium.org/d/msg/blink-dev/2-R4XziFc7A/i_JipRRJoDQJ

[3YeTU-4] ttps://blog.mozilla.org/security/2014/09/23/phasing-out-certificates-with-sha-1-based-signature-algorithms/

[BVEek-5] ttps://www.youtube.com/watch?v=4XpnKHJAok8

[6UD4j-6] ttps://web.archive.org/web/20111107215111/http://google.com/codesearch/p?hl=en

[Y5JNu-7] ttp://www.nytimes.com/2009/01/27/science/27arch.html

[WLacf-8] "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 18. juuni 2010. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)

[collision-sanadhya-9] Somitra Kumar Sanadhya & Palash Sarkar (2008). "New Collision Attacks Against Up To 24-step SHA-2" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2008:270.

[preimage-merged-10] Kazumaro Aoki; Jian Guo; Krystian Matusiewicz; Yu Sasaki & Lei Wang (2009). "Preimages for step-reduced SHA-2". Advances in Cryptology - ASIACRYPT 2009. Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg. 5912: 578–597. DOI:10.1007/978-3-642-10366-7_34. ISBN 978-3-642-10366-7. ISSN 0302-9743.

[preimage-gou-11] Jian Guo; San Ling; Christian Rechberger & Huaxiong Wang (2010). "Advanced meet-in-the-middle preimage attacks: First results on full Tiger, and improved results on MD4 and SHA-2" (PDF). Advances in Cryptology - ASIACRYPT 2010. Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg. 6477: 56–75. DOI:10.1007/978-3-642-17373-8_4. ISBN 978-3-642-17373-8. ISSN 0302-9743.

[collision-lamberger-12] Mario Lamberger & Florian Mendel (2011). "Higher-Order Differential Attack on Reduced SHA-256" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2011:37.

[preimage-khov-13] Dmitry Khovratovich, Christian Rechberger & Alexandra Savelieva (2011). "Bicliques for Preimages: Attacks on Skein-512 and the SHA-2 family" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2011:286.

[collision-mendel-14] Florian Mendel; Tomislav Nad; Martin Schläffer (2013). "Improving Local Collisions: New Attacks on Reduced SHA-256". Advances in Cryptology – EUROCRYPT 2013. Lecture Notes in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg. 7881: 262–278. DOI:10.1007/978-3-642-38348-9_16. ISBN 978-3-642-38348-9. ISSN 0302-9743.

[collision-eichlseder-15] Maria Eichlseder and Florian Mendel and Martin Schläffer (2014). "Branching Heuristics in Differential Collision Search with Applications to SHA-512" (PDF). IACR Cryptology ePrint Archive. 2014:302.

[y1xSE-16] Christoph Dobraunig; Maria Eichlseder & Florian Mendel (2016). "Analysis of SHA-512/224 and SHA-512/256" (PDF). {{cite journal}}: viitemall journal nõuab parameetrit |journal= (juhend)

[zixjs-17] "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 19. detsember 2013. Vaadatud 5. oktoobril 2017.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)

[ONj46-18] ttp://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.202.pdf

[VeEGz-19] "The MD5 Message-Digest Algorithm". Vaadatud 18.04.2016.

[7WIHr-20] "The SHAppening: freestart collisions for SHA-1". Vaadatud 5.11.2015.

[CgKgi-21] "The Sponge Functions Corner". Vaadatud 27.01.2016.

[eztTP-22] "The Keccak sponge function family". Vaadatud 27.01.2016.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]