мини|SHA-2 (Сигурносни алгоритам хеширања) је сет криптографских хеш функција дизајниран од стране Националне Безбедносне Агенције (NSA). SHA-2 (Сигурносни алгоритам хеширања) је скуп криптографских хеш функција направљен од стране Националне Безбедносне Агенције (NSA). SHA је скраћеница за Сигурносни Алгоритам Хеширања. Криптографске хеш функције су математичке операције које се врше над дигиталним подацима; упоређивањем обрађеног "хеша" (резултата извршавања алгоритма) са познатом и очекиваном хеш вредношћу, можемо утврдити целовитост података. На пример, обрађивањем хеша скинутог фајла и упоређивањем резултата са претходно објављеном хеш вредношћу можемо утврдити да ли је фајл мењан или компромитован. Кључна одлика криптографске хеш функције је његова отпорност на сударање, тј. није могуће наћи два различита уноса који као резултат дају исту хеш вредност.
SHA-2 укључује значајне промене у односу на свог претходника SHA-1. SHA-2 породица се састоји од 6 хеш функција са обрадама (хеш вредностима) од 224, 256, 384 или 512 бита: SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512, SHA-512/224, SHA-512/256.
SHA-256 и SHA-512 су новије хеш функције обрађиване 32-битним односно 64-битним речима. Користе различите помераје и адитивне константе, али су им структуре осим тога скоро исте, разликују се само по броју рунди. SHA-224 и SHA-384 су једноставно окрњене верзије прва два, обрађене другим почетним вредностима. SHA-512/224 и SHA-512/256 су такође окрњене верзије SHA-512, али су почетне вредности генерисане методом прописаном Федералним Стандардом за Обраду Података (FIPS) PUB 180-4. SHA-2 је објављен 2001. год. од стране Националног Института за Стандарде и Технологију, америчког федералног стандарда (FIPS). SHA-2 породица алгоритама патентирана је под бројем 6829355. САД су ослободиле патент плаћања лиценце.
2005. год. појавио се алгоритам за проналажење судара SHA-1 алгоритма у око 2000 мање корака него до тада. Иако до данас није објављен ниједан пример судара код SHA-1 алгоритма, отпорност на сударе је мања од очекиване тако да се његово коришћење више не препоручује за послове који се ослањају на отпорност код судара, као на пример дигитални потпис. Иако је SHA-2 сличан SHA-1, напади никад нису успешно изведени.
Хеш стандард
thumbnail|right|400px|One iteration in a SHA-2 family compression function.
The blue components perform the following operations:
The bitwise rotation uses different constants for SHA-512. The given numbers are for SHA-256.
The red is addition modulo 232. Објављивањем FIPS PUB 180-2, NIST додаје три додатне 3 хеш функције SHA породици. Ти алгоритми су познати као SHA-2, названих по дужини обрадних речи (у битовима): SHA-256, SHA-384, и SHA-512. Алгоритми су прво објављени 2001. год. у FIPS PUB 180-2 и у то време су прихватане јавне критике и коментари. Августа 2002, FIPS PUB 180-2 постаје нови Стандард Сигурног Хеширања и тиме замењује дотадашњи FIPS PUB 180-1 објављен 1995. Унапређени стандард је садржао првобитни SHA-1 алгоритам, са унапређеном техничком документацијом у којој је детаљно описан начин рада алгоритама SHA-2 породице.
Фебруара 2004., објављена је промена FIPS PUB 180-2 описујући нову варијанту,SHA-224, који је дефинисан да се поклапа са дужином кључа двокључног Triple DES-а. Октобра 2008. стандард је ажуриран у објави FIPS PUB 180-3 додајући SHA-224 као стандард, без фундаменталних промена у стандарду. Основна мотивација за унапређењем стандарда, било је премештање безбедносних информација о хеш алгоритмима и препорукама за њихово коришћење у специјалне публикације 800-107 и 800-57. Детаљан тест података и пример обраде порука су уклоњени из стандарда и сада су доступни у засебним документима.
Јануара 2011. NIST објављује SP800-131A, у ком описује прелазак са дотадашње минималне безбедности од 80 битова (SHA-1) које су државне институције користиле до 2013. на 112 битну безбедност (SHA-2) што постаје минимална и препоручена безбедност након тога.FIPS SP 800-131A Recommendation for Transitioning the Use of Cryptographic Algorithms and Key Lengths
Марта 2012. стандард је унапређен у објави FIPS PUB 180-4, тада су додате хеш функције SHA-512/224 и SHA-512/256 и описан је метод за генерисање почетних вредности за окрњене верзије SHA-512. Поред тога скинута је забрана допуњавања улазних података пре хеширања, што је дозвољавало да је хеш подаци рачунају истовремено када се генерише садржа, налик на пренос звука и видеа у реалном времену. Додавање финалног блока података мора да се заврши пре резултата хеширања.Federal Register Notice 2012-5400, Announcing Approval of FIPS Publication 180-4 Јула 2012. NIST ревидира SP800-57, што пружа упутство за руковање криптографским кључевима. Ова публикација забрањује прављење дигиталних потписа који имају хеш безбедност мању од 112 бита након 2013. Претходна ревизија 2007. наводи да прелазак буде најкасније до краја 2010. Августа 2012. NIST проверава SP800-107 на исти начин.
Апликације За више детаља на ову тему погледајте Cryptographic hash function § Applications.
SHA-2 хеш функција се користи у неким широко коришћеним сигурносним апликацијама и протоколима, као што су TLS, SSL, PGP, SSH, S/MIME и IPsec.
SHA-256 се користи као део процеса овере Debian GNU/Linux софтверских пакета, као и у DKIM стандарду за потписивање порука; SHA-512 је део система за оверавање архивског видеа из Међународног суда правде за геноцид у Руанди. SHA-256 и SHA-512 су препоручени за коришћење у DNSSEC.John Markoff, A Tool to Verify Digital Records, Even as Technology Shifts, New York Times, January 26, 2009 Јуникс и Линукс дистрибутери прелазе на коришћење 256битног и 512битног SHA-2 за сигурносно хеширање шифра.Ulrich Drepper, Unix crypt with SHA-256/512
Неколико криптовалута као на пример Биткоин, користе SHA-256 за оверавање трансакција и рачунање proof-of-work и proof-of-stake. Напредовањем ASIC SHA-2 убрзавајућих чипова, довело је до коришћења proof-of-work шема заснованих на шифровању.
SHA-1 и SHA-2 су сигурни хеш алгоритми неопходни у одређеним државним установа САД, укључујући коришћење других криптографских алгоритама и протокола, за заштиту осетљивих информација. FIPS PUB 180-1 такође охрабрује прихватање и коришћење SHA-1 од стране приватних и трговинских организација. SHA-1 се више не користи у већини државних установа; Национални институт за Стандарде и Технологију у САД, препоручује државним службама да престану коришћење SHA-1 за послове који захтевају отпорност на судар и да користе неки од SHA-2 породице хеш функција након 2010. год. NISТова директива је требало да убрза престанак коришћења SHA-1.
Упркос бољој сигурности, функционалности SHA-2 нису брзо прихваћене. Разлог можда лежи у томе што је недостајала подршка за системе на којима је био Windows XP SP2 или нека старија верзија, Microsoft Corporation,Overview of Windows XP Service Pack 3 као и у чињеници да и даље није пронађен судар код SHA-1 . Google Chrome тим је најавио да ће њихови прегледачи престати са коришћењем SHA-1-зависних TLS сертификата у периоду од краја 2014 до ране 2015.Chromium Blog, September 5, 2014, Gradually sunsetting SHA-1Filippo Valsorda, The Unofficial Chrome SHA1 Deprecation FAQ
Криптоанализа и овера
За хеш функције где L представља број бита у датој обрађеној поруци, наћи поруку која одговара датој необрађеној,може се одредити коришћењем”насилног“ алгоритма, односно “Brute force” алгоритма претрагом у 2L израза. Ово се назива “preimage attack” и може, али и не мора бити ефикасно, у зависности од броја бита – L и од самог рачунарског окружења. Други критеријум јесте наћи две различите необрађене поруке које обрадом дају исти сегмент битова. Ово се назива колизија, и коришћењем такозваног “birthday attack” (криптографског напада), њихов број износи у просеку само 2L/2.
На неке апликације које користе криптографски хеш, као што је складиштење лозинки, колизија представља минималан проблем. Направити лозинку која одговара датом налогу захтева “preimage attack” , као и приступ хешу првобитне шифре, обично у shadow фајловима, што може, али опет и не мора бити једноставно. Чак ни безбедне хеш вредности лозинке не могу спречити да се, горе поменутим „насилним“ алгоритмом „нападну“ и открију неке не тако сигурне шифре.
У случајевима потписивања докумената, нападач не може просто лажирати потпис постојећег документа – нападач би морао да створи/напише два документа, један безазлен и један штетан и да онда натера или на неки начин учини да посредник приватног кључа потпише штетан документ. Постоје и ситуације у којима је могуће следеће: све до краја 2008. године, било је могуће креирати кривотворен SSL сертификат користећи MD5 колизију која је била прихваћена коришћењем интернет прегледача.
Повећавањем занимања за анализом криптографског хеша за време такмичења SHA3 довело је до новог напада на SHA-2 породицу. Једини практичан проблем јесте колизија, односно „колизиони напади“: ни један напад не указује на пуну хеш функцију.
На FSE 2012, истраживачи у Сонију су одржали презентацију указујући на то да псеудо-колизиони напади могу да се повећају чак на 52 рунди на SHA-256 и 57 рунди на SHA-512 користећи "biclique pseudo-preimage" напад.
Објављено у Година Метод напада Напад Врста Рунда Комплексност Нови напад судара противSHA-2 до 24 корака 2008 Детерминистички Судар SHA-256 24/64 228.5 SHA-512 24/80 232.5 Preimages за умањени број корака SHA-2 2009 Човек-у-средини (МИТМ) Preimage SHA-256 42/64 2251.7 43/64 2254.9 SHA-512 42/80 2502.3 46/80 2511.5 Напредни човек-у-средини (МИТМ)preimage напад 2010 Човек-у-средини (МИТМ) Preimage SHA-256 42/64 2248.4 SHA-512 42/80 2494.6 Диференцијални напад вишег редана редуковани SHA-256 2011 Диференцијал Псеудо-судар SHA-256 46/64 2178 46/64 246 Bicliques за Preimages: Напад наSkein-512 и SHA-2 фамилију 2011 Biclique Preimage SHA-256 45/64 2255.5 SHA-512 50/80 2511.5 Псеудо-preimage SHA-256 52/64 2255 SHA-512 57/80 2511 Побољшање локалног судара: Новинапад на редуковани SHA-256 2013 Диференцијал Судар SHA-256 31/64 265.5 Псеудо-судар SHA-256 38/64 237 Хеористика гранања у диференцијалном сударуПретрага апликацијама до SHA-512 2014 Хеуристика диференцијала Псеудо-судар SHA-512 38/80 240.5 Анализа SHA-512/224 и SHA-512/256 2016 Диференцијал Судар SHA-256 28/64 практичан SHA-512 27/80 practical Псеудо-судар SHA-512 39/80 practical
Званична овера Имплементација свих сигурносних функција, одобрених од стране FIPS-а, може бити оверена кроз CMVP програм, који заједнички воде Национални институт за Стандарде и Технологију (NIST) и Установа за безбедне комуникације (CSE).
Примери SHA-2 варијанти Хеш вредности празних стрингова.
0x d14a028c2a3a2bc9476102bb288234c415a2b01f828ea62ac5b3e42f
0x e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b855
0x 38b060a751ac96384cd9327eb1b1e36a21fdb71114be07434c0cc7bf63f6e1da274edebfe76f65fbd51ad2f14898b95b
0x cf83e1357eefb8bdf1542850d66d8007d620e4050b5715dc83f4a921d36ce9ce47d0d13c5d85f2b0ff8318d2877eec2f63b931bd47417a81a538327af927da3e
0x 6ed0dd02806fa89e25de060c19d3ac86cabb87d6a0ddd05c333b84f4
0x c672b8d1ef56ed28ab87c3622c5114069bdd3ad7b8f9737498d0c01ecef0967a
Чак ће и мала промена у поруци највероватније довести до различите хеш вредности. На пример додавање тачке на крај ове реченице мења вредност хеша са 111 на 224 бита:
0x 730e109bd7a8a32b1cb9d9a09aa2325d2430587ddbc0c38bad911525
0x 619cba8e8e05826e9b8c519c0a5c68f4fb653e8a3d8aa04bb2c8cd4c
Псеудокод У наставку следи псеудокод за SHA-256 алгоритам.
h0 := 0x6a09e667 h1 := 0xbb67ae85 h2 := 0x3c6ef372 h3 := 0xa54ff53a h4 := 0x510e527f h5 := 0x9b05688c h6 := 0x1f83d9ab h7 := 0x5be0cd19
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,