Algoritmi di Hash a Confronto: MD5, SHA-1, SHA-256 e Oltre

Le funzioni hash crittografiche sono fondamentali per l'informatica moderna. Verificano l'integrità dei file, proteggono le password, autenticano i messaggi e sono alla base della tecnologia blockchain. Ma non tutti gli algoritmi di hash sono uguali. Questa guida confronta gli algoritmi più utilizzati e ti aiuta a scegliere quello giusto.

Cos'è una Funzione Hash?

Una funzione hash prende un input di qualsiasi dimensione e produce un output a lunghezza fissa (il "digest" o "hash"). Le buone funzioni hash hanno tre proprietà chiave:

Deterministica: Lo stesso input produce sempre lo stesso output
Effetto valanga: Un piccolo cambiamento nell'input cambia completamente l'output
Unidirezionale: È computazionalmente impossibile risalire dall'hash all'input

Queste proprietà rendono gli hash preziosi per la verifica dell'integrità dei dati e le applicazioni di sicurezza.

Confronto degli Algoritmi

Algoritmo	Dimensione Output	Velocità	Stato Sicurezza	Usare Oggi?
MD5	128 bit	Molto veloce	Compromesso	Solo checksum
SHA-1	160 bit	Veloce	Compromesso	No
SHA-256	256 bit	Moderata	Sicuro	Sì
SHA-384	384 bit	Moderata	Sicuro	Sì
SHA-512	512 bit	Veloce su 64-bit	Sicuro	Sì
SHA-3-256	256 bit	Moderata	Sicuro	Sì
BLAKE2b	256-512 bit	Molto veloce	Sicuro	Sì
BLAKE3	256 bit	Estremamente veloce	Sicuro	Sì

MD5: Lo Standard Compromesso

MD5 fu progettato da Ronald Rivest nel 1991, producendo un hash a 128 bit. Per oltre un decennio, fu la scelta predefinita per checksum e verifica dell'integrità.

Perché MD5 è compromesso: Nel 2004, i ricercatori dimostrarono attacchi di collisione pratici — trovando due input diversi che producono lo stesso hash. Nel 2008, i ricercatori crearono un certificato CA fraudolento usando collisioni MD5. Oggi, le collisioni possono essere trovate in secondi su hardware consumer.

Quando MD5 è ancora accettabile: Checksum non di sicurezza come la verifica di download di file dove la manomissione non è una preoccupazione. Per qualsiasi cosa relativa alla sicurezza, evita completamente MD5.

SHA-1: Deprecato ma Persistente

SHA-1, progettato dalla NSA e pubblicato nel 1995, produce un hash a 160 bit. Ha sostituito MD5 come standard per molti anni.

Perché SHA-1 è compromesso: Google e CWI Amsterdam dimostrarono una collisione pratica nel 2017 (l'attacco "SHAttered"). I principali browser hanno abbandonato il supporto dei certificati SHA-1 nel 2017. Git originariamente usava SHA-1 per gli hash dei commit e sta transitando a SHA-256.

Stato attuale: Deprecato per tutti gli scopi di sicurezza. Se incontri SHA-1 in sistemi legacy, pianifica un percorso di migrazione verso SHA-256 o SHA-3.

SHA-256: Lo Standard Attuale

SHA-256 appartiene alla famiglia SHA-2, progettata dalla NSA e pubblicata nel 2001. Produce un hash a 256 bit ed è l'algoritmo hash sicuro più utilizzato oggi.

Sicurezza: Non sono stati trovati attacchi pratici contro SHA-256. Fornisce 128 bit di resistenza alle collisioni, considerata sufficiente per il futuro prevedibile.

Prestazioni: SHA-256 è più lento di MD5 e SHA-1, il che è effettivamente un vantaggio quando usato per l'hashing delle password (più lento = più difficile da forzare). Sulle CPU moderne con accelerazione hardware (istruzioni SHA-NI), le prestazioni sono eccellenti.

Dove viene usato SHA-256:

Certificati TLS/SSL
Mining di Bitcoin
Firme digitali
Firma del codice
Verifica dell'integrità dei file

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SHA-3: Lo Standard Alternativo

SHA-3, basato sull'algoritmo Keccak, ha vinto la competizione di funzioni hash del NIST nel 2012. Usa una struttura interna completamente diversa (costruzione a spugna) rispetto a SHA-2.

Perché SHA-3 è importante: Se una scoperta matematica dovesse compromettere SHA-2, SHA-3 fornisce un fallback completamente indipendente. Il suo design diverso significa che una vulnerabilità in SHA-2 difficilmente influenzerà SHA-3.

Adozione: L'adozione di SHA-3 è stata più lenta del previsto perché SHA-2 rimane inviolato. È sempre più usato nelle applicazioni blockchain e come hash secondario nelle architetture di difesa in profondità.

BLAKE2 e BLAKE3: Campioni di Velocità

BLAKE2 (2012) e BLAKE3 (2020) sono funzioni hash moderne progettate per le prestazioni senza compromettere la sicurezza.

Punti salienti di BLAKE3:

Più veloce di MD5 sulle CPU moderne
Intrinsecamente parallelo (scala con i core della CPU)
Output a 256 bit
Supporto integrato per hashing con chiave e derivazione delle chiavi

Per applicazioni dove la velocità è critica e non si è vincolati agli standard NIST, BLAKE3 è una scelta eccellente.

Scegliere l'Algoritmo Giusto

Per l'Hashing delle Password

Non usare nessuno dei precedenti direttamente. Usa funzioni di hashing delle password dedicate: Argon2id (vincitore della Password Hashing Competition), bcrypt o scrypt. Queste sono intenzionalmente lente e memory-hard per resistere agli attacchi brute-force. Scopri di più nella nostra guida alla sicurezza delle password.

Per l'Integrità dei File

SHA-256 è la scelta standard. Se le prestazioni sono critiche e controlli entrambi gli endpoint, BLAKE3 è più veloce pur rimanendo sicuro.

Per le Firme Digitali

SHA-256 o SHA-384, a seconda del livello di sicurezza richiesto. Le applicazioni governative e finanziarie spesso richiedono SHA-384 o SHA-512.

Per i Checksum (Non di Sicurezza)

CRC32 o xxHash per la velocità quando la sicurezza non è una preoccupazione. Se hai bisogno di una garanzia crittografica, SHA-256 è il minimo.

Per le Applicazioni Blockchain

SHA-256 (Bitcoin), Keccak-256 (Ethereum) o BLAKE2b (Zcash). La scelta dipende spesso dai requisiti del protocollo specifico.

Collisioni Hash Spiegate

Una collisione si verifica quando due input diversi producono lo stesso output hash. Il paradosso del compleanno significa che le collisioni si trovano molto più velocemente di quanto ci si potrebbe aspettare:

Per un hash a 128 bit (MD5), una collisione richiede approssimativamente 2^64 operazioni
Per un hash a 256 bit (SHA-256), una collisione richiede approssimativamente 2^128 operazioni

Questa differenza esponenziale è il motivo per cui raddoppiare la lunghezza dell'hash fornisce molto più del doppio della sicurezza.

Esempio Pratico

Ecco come appare lo stesso input con diversi algoritmi:

Input: "Hello, World!"
MD5:    65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4
SHA-1:  0a0a9f2a6772942557ab5355d76af442f8f65e01
SHA-256: dffd6021bb2bd5b0af676290809ec3a53191dd81c7f70a4b28688a362182986f

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FAQ

SHA-256 è resistente ai computer quantistici?

SHA-256 è parzialmente resistente agli attacchi quantistici. L'algoritmo di Grover potrebbe ridurre la sicurezza effettiva da 256 bit a 128 bit per gli attacchi preimage, che è ancora considerato sicuro. Per la resistenza alle collisioni, i computer quantistici offrono meno vantaggi. Gli standard di crittografia post-quantistica si concentrano più su crittografia e firme che sulle funzioni hash.

Dovrei usare SHA-512 invece di SHA-256 per sicurezza extra?

Per la maggior parte delle applicazioni, SHA-256 fornisce sicurezza sufficiente. SHA-512 è effettivamente più veloce sui processori a 64 bit grazie alla sua struttura interna, quindi può essere una buona scelta per motivi di prestazioni. La lunghezza hash extra fornisce resistenza alle collisioni aggiuntiva ma è raramente il fattore decisivo.

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