MD5与SHA算法

MD5与SHA算法

         Hash函数又称杂凑函数，用于摘要算法，它是将不定长的明文信息经过复杂的运算得到一个定长的数值，这就是“签名”。摘要算法与一般的对称或非对称加密算法不同，它并不用于防止信息被窃取，而是用于证明原文的完整性和准确性，也就是说，数字签名主要是用于防止信息被篡改。

由于Hash函数产生定长的数字签名，其结果是个有限的集合，而待签名的明文信息可以是计算机网络上传输的任意信息，也就是说，明文信息是一个无限集合，两个集合之间其实无法构成一一对应的关系，总会有多个明文信息产生相同的数字签名的情况发生，这就是所谓的“碰撞”。不过Hash函数的可靠性在概率上仍可以算法的健壮性来保证，数字签名类似指纹，只要选择足够全的算法，产生碰撞的概率就会足够小，可令现代最先进的计算设备也找不出“碰撞”，这样算法就不会被破解了。

     MD5(RFC1321)诞生于1991年，全称是“Message-Digest Algorithm信息摘要算法)5”，由MIT的计算机安全实验室和RSA安全公司共同提出，之前已经有MD2、MD3和MD4几种算法。MD5克服了MD4的缺陷，生成128bit的摘要信息串，出现之后迅速成为主流算法，并在1992年被收录到RFC中。

MD5算法是1991年发布的一项数字签名加密算法，它当时解决了MD4算法的安全性缺陷，成为应用非常广泛的一种算法。作为Hash函数的一个应用实例。

SHA诞生于1993年，全称是安全散列算法(Secure Hash Algorithm)，由美国国家安全局(NSA)设计，之后被美国标准与技术研究院(NIST)收录到美国的联邦信息处理标准(FIPS)中，成为美国国家标准，SHA(后来被称作SHA-0)于1995被SHA-1(RFC3174)替代。SHA-1生成长度为160bit的摘要信息串，虽然之后又出现了SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等被统称为“SHA-2”的系列算法，但仍以SHA-1为主流。

SHA-1的应用范围或许比MD5更加广泛，其安全性较MD5要高出很多。SHA-1是美国国家标准技术研究院(NIST)与美国国家安全局(NSA)共同设计的，一些重要的场合都选择SHA-1来做数字签名。美国政府更是早在1994年就开始采用了SHA-1算法。

MD5和SHA-1是当前应用最为广泛的两种散列算法。常见的Unix系统口令以及多数论坛/社区系统的口令都是经MD5处理后保存其摘要信息串，在互联网上，很多文件在开放下载的同时都提供一个MD5的信息摘要，使下载方(通过MD5摘要计算)能够确认所下载的文件与原文件一致，以此来防止文件被篡改。

    MD5和SHA-1还常被用来与公钥技术结合来创建数字签名。当前几乎所有主要的信息安全协议中都使用了SHA-1或MD5，包括SSL(HTTPS就是SSL的一种应用)、TLS、PGP、SSH、S/MIME和IPSec，因此可以说SHA-1和MD5是当前信息安全的重要基础之一。

 

    不过，从技术上讲，MD5和SHA-1的碰撞可在短时间内被求解出并不意味着两种算法完全失效。例如，对于公文的数字签名来说，寻找到碰撞与寻找到有特定含义的碰撞之间仍有很大的差距，而后者才会使伪造数字公文成为现实。但无论如何，王小云教授所掌握的方法已经为短时间内寻找到MD5或SHA-1的碰撞成为可能，这足以使经过MD5或SHA-1处理的数字签名再也难以成为法律认可的依据。

MD5和SHA-1就曾经被认为是足够安全的Hash算法。虽然早在1994年就有研究报告指出，如果用运算能力最强的机器，平均用24天就可能找到一个MD5的碰撞，但这个方法的效率和成本在现实中并不具备实际的意义。王小云在接受本报记者独家采访时透露，她独创的“模差分”算法可以用一般性能的计算机在两个小时内就找到MD5的碰撞，已经为实际应用提供了可能。