SHA-3, SHA-2, SHA-1 i MD5 to kryptograficzne funkcje skrótu, czyli algorytmy matematyczne, które przekształcają dane w ciąg znaków o stałej długości, często wykorzystywane do weryfikacji integralności danych i zabezpieczania informacji cyfrowych. Każdy algorytm reprezentuje nową generację w ewolucji zabezpieczeń funkcji skrótu. MD5 i SHA-1 są obecnie uważane za niepewne i niebezpieczne, podczas gdy SHA-2 pozostaje szeroko stosowany i zaufany. SHA-3 to najnowszy standard oferujący zwiększoną odporność na nowoczesne ataki kryptograficzne. Zrozumienie różnic między tymi funkcjami skrótu jest kluczowe dla każdego, kto zajmuje się cyberbezpieczeństwem. Czytaj dalej, aby poznać kluczowe różnice między SHA-3, SHA-2, SHA-1 i MD5 oraz dowiedzieć się, której funkcji skrótu użyć.
Co to jest funkcja skrótu?
Kryptograficzna funkcja skrótu, zwana również funkcją haszującą, przekształca dowolne dane wejściowe w „odcisk palca” (hash) o stałej długości. Dobre skróty są deterministyczne, szybkie i odporne na kolizje oraz ataki typu pre-image. Wybierając funkcję skrótu, warto pamiętać, że silne hasze zapewniają ochronę integralności danych, podpisów cyfrowych oraz haseł w sposób skalowalny.
Co to jest MD5?
MD5 to wczesna kryptograficzna funkcja skrótu (128-bitowy wynik) zaprojektowana z myślą o szybkości, a nie nowoczesnym bezpieczeństwie. Nie jest już zalecana ze względu na praktyczne ataki kolizyjne, więc porównanie MD5 z SHA-256 nie jest trudne. W przypadku danych wrażliwych należy używać SHA-2 lub SHA-3. MD5 jest nadal używana głównie w scenariuszach porównawczych starszych algorytmów skrótu (np. sum kontrolnych niezwiązanych z bezpieczeństwem).
Czym jest SHA-1?
SHA-1 (160-bitowy) jest następcą MD5, ale również uznaje się go za złamany. Krótka odpowiedź na pytanie „Czy SHA-1 jest bezpieczny?” brzmi „nie”, ponieważ wykazano kolizje w rzeczywistych warunkach. Najnowsze wytyczne NIST dotyczące wyboru funkcji skrótu zdecydowanie faworyzują SHA-2 lub SHA-3 zamiast SHA-1.
Co to jest SHA-2?
SHA-2 to rodzina bezpiecznych, powszechnie stosowanych algorytmów skrótu (np. SHA-256, SHA-384, SHA-512). Jest to domyślny wybór we współczesnych porównaniach algorytmów skrótu dla protokołu TLS, podpisywania kodu i ekosystemów systemów operacyjnych. Jeśli nie masz pewności, której funkcji skrótu użyć, SHA-2 zapewnia równowagę między wysokim poziomem bezpieczeństwa, wydajnością i szeroką kompatybilnością.
Co to jest SHA-3?
SHA-3 (Keccak) wykorzystuje konstrukcję typu „gąbka”, która różni się architektonicznie od SHA-2, co czyni ją atrakcyjną, gdy potrzebna jest różnorodność algorytmiczna. Zawiera również elastyczne warianty SHAKE. W wielu decyzjach dotyczących „której funkcji skrótu użyć”, SHA-3 jest preferowany w przypadku nowych projektów, które cenią sobie bezpieczeństwo w na długi czas w przyszłości, podczas gdy SHA-2 pozostaje królem kompatybilności.
SHA-3 vs. SHA-2 vs. SHA-1 vs. MD5: Jaka jest różnica?
Główne różnice między algorytmami SHA-3, SHA-2, SHA-1 i MD5 dotyczą poziomów bezpieczeństwa, algorytmów bazowych i rozmiarów wyjściowych skrótów. SHA-3 reprezentuje najnowszy standard z inną metodą konstrukcji, podczas gdy SHA-2 oferuje solidne bezpieczeństwo. SHA-1 i MD5 są uważane za mniej bezpieczne ze względu na znane luki w zabezpieczeniach.
To jednak nie wszystko, co oferują te algorytmy.
Oto poręczna tabela porównawcza algorytmów skrótu, która przedstawia najważniejsze różnice między SHA-3, SHA-2, SHA-1 i MD5.
SHA-3 vs. SHA-2 vs. SHA-1 vs. MD5: Tabela różnic
| Cecha | SHA-3 | SHA-2 | SHA-1 | MD5 |
|---|---|---|---|---|
| Pełna nazwa | Secure Hash Algorithm 3 | Secure Hash Algorithm 2 | Secure Hash Algorithm 1 | Message Digest Algorithm 5 |
| Opracowany przez | Zespół Keccak (Guido Bertoni i in.) | National Security Agency (NSA) | National Security Agency (NSA) | Ronald Rivest |
| Rok wprowadzenia | 2015 | 2001 | 1995 | 1991 |
| Rozmiary wyjściowe skrótu | 224, 256, 384 lub 512 bitów | 224, 256, 384 lub 512 bitów | 160 bitów | 128 bitów |
| Poziom bezpieczeństwa | Bardzo wysoki | Bardzo wysoki | Niższy (znaleziono kolizje) | Niski (kolizje i ataki pre-image) |
| Struktura algorytmu | Konstrukcja gąbczasta (Sponge) | Konstrukcja Merkle’a-Damgårda | Konstrukcja Merkle’a-Damgårda | Konstrukcja Merkle’a-Damgårda |
| Szybkość działania | Nieco wolniejszy niż SHA-2 | Nieco szybszy niż SHA-3 | Szybszy od SHA-2 i SHA-3 | Najszybszy z całej czwórki |
| Podatności | Brak znanych praktycznych podatności | Brak znanych praktycznych podatności | Podatny na ataki kolizyjne | Podatny na kolizje i ataki pre-image |
| Przykładowe zastosowania | Aplikacje przygotowane na przyszłość, kryptowaluty | Certyfikaty SSL/TLS, integralność danych | Starsze aplikacje, kompatybilność | Sumy kontrolne, weryfikacja danych niekrytycznych |
| Odporność na kolizje | Silna (128-bitowa) | Silna (128-bitowa) | Słaba (80-bitowa) | Bardzo słaba (64-bitowa) |
| Odporność na pre-image | Silna | Silna | Słaba | Bardzo słaba |
| Standaryzacja | FIPS 202 | FIPS 180-4 | FIPS 180-4 (wycofany) | RFC 1321 |
| Rozmiar bloku | 1600 bitów | 512 lub 1024 bitów | 512 bitów | 512 bitów |
Wykres słupkowy przedstawiający odporność na kolizje w bitach: MD5 (64), SHA-1 (80), SHA-256 (128), SHA3-256 (128).
Zalety algorytmu SHA-3 w porównaniu z SHA-2, SHA-1 i MD5
Oto powody, dla których możesz wybrać SHA-3 zamiast MD5, SHA-1 i SHA-2:
- Zwiększone bezpieczeństwo: SHA-3 wykorzystuje zasadniczo inną konstrukcję „gąbki”, która zapewnia dodatkową odporność na pewne typy ataków, przed którymi SHA-2 nie chroni.
- Odporność na przyszłe zagrożenia: SHA-3 jako najnowszy standard został zaprojektowany tak, aby zachować bezpieczeństwo nawet wobec przyszłych postępów w kryptoanalizie.
- Elastyczność: Konstrukcja gąbczasta funkcji haszującej SHA-3 pozwala na elastyczność w zakresie rozmiarów danych wyjściowych i może być dostosowana do różnych celów kryptograficznych.
Zalety algorytmu SHA-2 w porównaniu z SHA-1 i MD5
SHA-2 jest nadal szeroko stosowany ze względu na:
- Sprawdzone bezpieczeństwo: SHA-2 nie ma znanych luk w zabezpieczeniach, co czyni go niezawodnym w obecnych zastosowaniach.
- Wydajność: Generalnie szybszy niż SHA-3, dzięki czemu nadaje się do systemów, w których szybkość ma kluczowe znaczenie.
- Szerokie zastosowanie: SHA-2 jest szeroko wspierany przez różne platformy i technologie.
Wady algorytmów SHA-3 i SHA-2 w porównaniu z SHA-1 i MD5
Chociaż algorytmy SHA-3 i SHA-2 oferują wyższy poziom bezpieczeństwa, mają pewne wady:
- Wydajność: Zazwyczaj wymagają większych zasobów obliczeniowych niż SHA-1 i MD5, co może stanowić problem w środowiskach starszych lub o ograniczonych zasobach.
- Zużycie zasobów: Wymagają większej mocy obliczeniowej, co może nie być idealnym rozwiązaniem dla starszych systemów lub urządzeń o ograniczonych zasobach.
MD5 vs. SHA-1 vs. SHA-2 vs. SHA-3: co wybrać?
Wybór między SHA-2 a SHA-3
Zarówno SHA-2, jak i SHA-3 są bezpiecznymi funkcjami haszującymi unstandaryzowanymi przez NIST. SHA-2 jest szybszy i powszechnie stosowany, co czyni go obecnie domyślnym algorytmem. SHA-3, dzięki swojej konstrukcji typu „gąbka”, zapewnia różnorodność algorytmów i jest przydatny w projektach przyszłościowych lub gdy wymagana jest odporność na ataki na algorytm SHA-2. Jeśli kompatybilność ma kluczowe znaczenie, wybierz SHA-2. Jeśli priorytetem jest długoterminowa odporność, SHA-3 jest dobrym rozwiązaniem.
- Wybierz SHA-2, gdy:
- Potrzebujesz powszechnie stosowanej, zatwierdzonej przez NIST funkcji skrótu, która jest wysoce wydajna i obsługiwana przez praktycznie wszystkie nowoczesne systemy, biblioteki i sprzęt.
- Pracujesz z protokołem TLS, podpisywaniem kodu, certyfikatami cyfrowymi lub sieciami VPN, gdzie SHA-2 jest uznanym i często wymaganym standardem.
- Stawiasz na kompatybilność i łatwość implementacji ponad nowatorskość czy odporność na teoretyczne ataki.
- Wybierz SHA-3, gdy:
- Potrzebujesz strukturalnie odmiennej alternatywy dla SHA-2, na przykład gdy ważna jest dogłębna ochrona lub różnorodność algorytmów (np. zapobieganie naruszeniom, przygotowanie do ery kwantowej).
- Projektujesz nowe systemy kryptograficzne, w których kluczowe są zabezpieczenia na przyszłość i odporność na ataki z rozszerzeniem długości lub ataki różnicowe.
- Twoje zastosowanie obejmuje ograniczone środowiska lub implementacje sprzętowe i korzystasz z elastyczności algorytmu SHA-3 (np. rozszerzalne funkcje wyjściowe, takie jak SHAKE128/SHAKE256).
- Zajmujesz stanowisko w środowisku regulacyjnym lub akademickim, które wyraźnie wymaga stosowania algorytmu SHA-3 lub w którym wymagana jest zwinność kryptograficzna.
MD5 vs. SHA-256: Dlaczego SHA-256 zawsze wygrywa
Przy porównaniu MD5 z SHA-256, SHA-256 jest zdecydowanym zwycięzcą. Zapewnia 128-bitową odporność na kolizje w porównaniu z 64-bitowym algorytmem MD5, co znacznie utrudnia ataki brute force. MD5 jest nadal używany do niekrytycznych sum kontrolnych, ale w przypadku wszelkich wrażliwych aplikacji (hasła, podpisy, TLS) standardem jest SHA-256. Dla współczesnych potrzeb kryptograficznych SHA-256 jest wręcz niezbędny.
SHA-1 vs. SHA-256
SHA-1 kontra SHA-256 to kolejne proste porównanie. 80-bitowa odporność na kolizje algorytmu SHA-1 nie jest już uznawana za bezpieczną, podczas gdy SHA-256 oferuje siłę 128 bitów i jest wbudowany w TLS, certyfikaty cyfrowe i nowoczesne systemy operacyjne. Organizacje normalizacyjne, takie jak NIST, wycofały SHA-1, a SHA-256 jest domyślnym wyborem bezpieczeństwa.
Ogranicz phishing. Bezpłatna 30-dniowa wersja próbna Rublon MFA →
MD5 vs. SHA-1
MD5 i SHA-1 to starsze kryptograficzne funkcje skrótu, ale żadna z nich nie jest obecnie bezpieczna. MD5 (dane wyjściowe 128-bitowe) jest szybsza, ale słabsza, a kolizje w praktyce wykazano już w 2008 roku. SHA-1 (dane wyjściowe 160-bitowe) był używany dłużej, ale został złamany w ataku SHAttered z 2017 roku.
Kiedy używać SHA-1 i MD5
Najlepiej nigdy. Zarówno MD5, jak i SHA-1 są uważane za niebezpieczne i przestarzałe przez wiodące organy bezpieczeństwa. Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) zakazał używania MD5 do podpisów cyfrowych i wycofał SHA-1 ze względu na praktyczne ataki kolizyjne zademonstrowane przez badaczy. Organizacje takie jak Microsoft, Google i Mozilla również wycofały obsługę SHA-1 w swoich produktach.
Jednak te przestarzałe funkcje skrótu mogą być nadal niezbędne do zapewnienia zgodności ze starszymi systemami i aplikacjami, takimi jak starsze oprogramowanie, systemy wbudowane, dane archiwalne, starsze protokoły sieciowe i podpisy cyfrowe, które wymagają MD5 lub SHA-1. W takich przypadkach organizacje powinny izolować i starannie monitorować te zastosowania oraz planować migrację do silniejszych algorytmów, takich jak SHA-2 lub SHA-3, gdy tylko jest to możliwe.
Dlaczego bezpieczeństwo ma znaczenie w przypadku funkcji skrótu?
Bezpieczeństwo jest kluczowym czynnikiem przy wyborze funkcji skrótu. Funkcje skrótu są używane do przechowywania haseł, podpisów cyfrowych i kontroli integralności danych. Użycie słabej funkcji skrótu, takiej jak MD5 lub SHA-1, naraża systemy na ataki, takie jak kolizje i ataki typu pre-image, co zagraża bezpieczeństwu danych.
Dlaczego uwierzytelnianie wieloskładnikowe wymaga silnego haszowania?
Silne kryptograficzne funkcje haszujące chronią integralność uwierzytelniania wieloskładnikowego (MFA): od weryfikacji danych uwierzytelniających po zabezpieczanie poświadczeń powiązanych z urządzeniem i podpisanych wyzwań. W każdym porównaniu algorytmów haszujących, słabsze opcje (takie jak MD5 lub SHA-1) zwiększają ryzyko kolizji i manipulacji, podczas gdy SHA-2 i SHA-3 pomagają wzmocnić się przed nowoczesnymi atakami. Jeśli rozważasz, której funkcji haszującej użyć w systemach MFA lub systemach tożsamości, zacznij od SHA-256.
SHA-1, 2, 3 kontra MD5: Podsumowanie
Wybór odpowiedniej funkcji skrótu zależy od konkretnych potrzeb. Jeśli bezpieczeństwo jest priorytetem, zaleca się stosowanie SHA-3 i SHA-2 ze względu na ich silne bezpieczeństwo. Należy całkowicie unikać SHA-1 i MD5, ponieważ są one podatne na ataki kolizyjne i nie nadają się dla aplikacji wrażliwych na bezpieczeństwo. Zamiast tego, wybierz SHA-2 lub SHA-3, aby zapewnić wyższy poziom bezpieczeństwa i lepszą odporność na przyszłe zagrożenia
Często zadawane pytania
FAQ
Jaka jest różnica między SHA1, SHA2 i MD5?
SHA-1 i MD5 to starsze funkcje skrótu, które zostały uznane za niebezpieczne z powodu podatności na kolizje. SHA-2 to znacznie bezpieczniejsza i nowocześniejsza rodzina algorytmów, zalecana przez NIST do większości zastosowań.
Czy SHA to to samo co MD5?
Nie. SHA (Secure Hash Algorithm) to rodzina algorytmów opracowana przez NSA, natomiast MD5 został zaprojektowany przez Ronalda Rivesta. Oba tworzą skróty, ale różnią się strukturą, poziomem bezpieczeństwa i zastosowaniem.
Co jest szybsze, MD5 czy SHA?
MD5 jest zazwyczaj szybszy niż algorytmy SHA, ale odbywa się to kosztem bezpieczeństwa. Ze względu na liczne podatności MD5 nie jest zalecany do celów kryptograficznych.
Jaka jest różnica między SHA a SHA3?
SHA-3 to nowa generacja algorytmów skrótu oparta na konstrukcji Keccak, różniąca się całkowicie od SHA-1 i SHA-2 pod względem struktury wewnętrznej. SHA-3 nie jest następcą SHA-2, lecz alternatywą z inną konstrukcją kryptograficzną.
