해시 알고리즘 비교: MD5, SHA-1, SHA-256, 그리고 그 이상

암호학적 해시 함수는 현대 컴퓨팅의 기초입니다. 파일 무결성을 검증하고, 비밀번호를 보호하며, 메시지를 인증하고, 블록체인 기술을 뒷받침합니다. 하지만 모든 해시 알고리즘이 동일하게 만들어진 것은 아닙니다. 이 가이드에서는 가장 널리 사용되는 알고리즘을 비교하고 올바른 선택을 돕습니다.

해시 함수란?

해시 함수는 어떤 크기의 입력이든 받아 고정 길이의 출력("다이제스트" 또는 "해시")을 생성합니다. 좋은 해시 함수는 세 가지 핵심 속성을 가집니다:

결정론적: 같은 입력은 항상 같은 출력을 생성
눈사태 효과: 입력의 작은 변경이 출력을 완전히 변경
단방향: 해시를 원래 입력으로 되돌리는 것이 계산적으로 불가능

이러한 속성은 해시를 데이터 무결성 검증과 보안 응용에 매우 유용하게 만듭니다.

알고리즘 비교

알고리즘	출력 크기	속도	보안 상태	오늘 사용?
MD5	128 비트	매우 빠름	깨짐	체크섬만
SHA-1	160 비트	빠름	깨짐	아니오
SHA-256	256 비트	보통	안전	예
SHA-384	384 비트	보통	안전	예
SHA-512	512 비트	64비트에서 빠름	안전	예
SHA-3-256	256 비트	보통	안전	예
BLAKE2b	256-512 비트	매우 빠름	안전	예
BLAKE3	256 비트	극히 빠름	안전	예

MD5: 깨진 표준

MD5는 1991년 Ronald Rivest가 설계했으며, 128비트 해시를 생성합니다. 10년 이상 체크섬과 무결성 검증의 기본 선택이었습니다.

MD5가 깨진 이유: 2004년 연구자들이 실용적인 충돌 공격을 시연했습니다 — 같은 해시를 생성하는 두 개의 다른 입력을 찾는 것입니다. 2008년에는 MD5 충돌을 사용한 위조 CA 인증서가 만들어졌습니다. 오늘날 충돌은 소비자 하드웨어에서 몇 초 만에 발견됩니다.

MD5가 여전히 허용되는 경우: 변조가 우려되지 않는 파일 다운로드 확인과 같은 비보안 체크섬. 보안과 관련된 모든 것에는 MD5를 완전히 피하세요.

SHA-1: 폐기되었지만 잔존

SHA-1은 NSA가 설계하고 1995년에 공개했으며, 160비트 해시를 생성합니다. 수년간 MD5를 대체한 표준이었습니다.

SHA-1이 깨진 이유: Google과 CWI Amsterdam이 2017년에 실용적 충돌을 시연했습니다 ("SHAttered" 공격). 주요 브라우저는 2017년에 SHA-1 인증서 지원을 중단했습니다. Git은 원래 커밋 해시에 SHA-1을 사용했으며 SHA-256으로 전환 중입니다.

현재 상태: 모든 보안 목적에 대해 폐기됨. 레거시 시스템에서 SHA-1을 발견하면 SHA-256 또는 SHA-3으로의 마이그레이션 경로를 계획하세요.

SHA-256: 현재 표준

SHA-256은 NSA가 설계하고 2001년에 공개한 SHA-2 계열에 속합니다. 256비트 해시를 생성하며 오늘날 가장 널리 사용되는 안전한 해시 알고리즘입니다.

보안: SHA-256에 대한 실용적 공격은 발견되지 않았습니다. 128비트의 충돌 저항성을 제공하며, 이는 예상 가능한 미래에 충분한 것으로 간주됩니다.

성능: SHA-256은 MD5와 SHA-1보다 느리며, 이는 비밀번호 해싱에 사용될 때 실제로 장점입니다 (느릴수록 = 무차별 대입이 더 어려움). 하드웨어 가속 (SHA-NI 명령어)이 있는 최신 CPU에서는 성능이 우수합니다.

SHA-256 사용처:

TLS/SSL 인증서
비트코인 채굴
디지털 서명
코드 서명
파일 무결성 검증

해시 생성기로 SHA-256 해시를 즉시 생성하세요.

SHA-3: 대안 표준

SHA-3는 Keccak 알고리즘에 기반하며, 2012년 NIST 해시 함수 경쟁에서 우승했습니다. SHA-2와 완전히 다른 내부 구조 (스펀지 구성)를 사용합니다.

SHA-3가 중요한 이유: 수학적 돌파구가 SHA-2를 무력화하면, SHA-3는 완전히 독립적인 대안을 제공합니다. 다른 설계는 SHA-2의 취약점이 SHA-3에 영향을 미칠 가능성이 낮다는 것을 의미합니다.

채택: SHA-2가 여전히 깨지지 않았기 때문에 SHA-3 채택은 예상보다 느렸습니다. 블록체인 응용과 심층 방어 아키텍처에서 보조 해시로 점점 더 많이 사용됩니다.

BLAKE2와 BLAKE3: 속도 챔피언

BLAKE2 (2012)와 BLAKE3 (2020)는 보안을 훼손하지 않으면서 성능을 위해 설계된 최신 해시 함수입니다.

BLAKE3 하이라이트:

최신 CPU에서 MD5보다 빠름
본질적으로 병렬 (CPU 코어에 따라 확장)
256비트 출력
키 해싱 및 키 도출을 위한 내장 지원

속도가 중요하고 NIST 표준에 제한되지 않는 응용에서 BLAKE3는 훌륭한 선택입니다.

올바른 알고리즘 선택

비밀번호 해싱용

위의 어떤 것도 직접 사용하지 마세요. 전용 비밀번호 해싱 함수를 사용하세요: Argon2id (비밀번호 해싱 경쟁 우승자), bcrypt, 또는 scrypt. 이들은 무차별 대입 공격에 저항하기 위해 의도적으로 느리고 메모리 집약적입니다. 비밀번호 보안 가이드에서 더 알아보세요.

파일 무결성용

SHA-256이 표준 선택입니다. 성능이 중요하고 양 끝점을 모두 제어하는 경우, BLAKE3가 안전하면서 더 빠릅니다.

디지털 서명용

필요한 보안 수준에 따라 SHA-256 또는 SHA-384. 정부 및 금융 응용은 종종 SHA-384 또는 SHA-512를 의무화합니다.

체크섬 (비보안)용

보안이 우려되지 않을 때 속도를 위해 CRC32 또는 xxHash. 암호학적 보장이 필요하면 SHA-256이 최소입니다.

블록체인 응용용

SHA-256 (비트코인), Keccak-256 (이더리움), 또는 BLAKE2b (Zcash). 선택은 특정 프로토콜 요구사항에 따라 달라집니다.

해시 충돌 설명

충돌은 두 개의 다른 입력이 같은 해시 출력을 생성할 때 발생합니다. 생일 역설은 충돌이 예상보다 훨씬 빨리 발견된다는 것을 의미합니다:

128비트 해시 (MD5)의 경우, 충돌에 약 2^64 연산이 필요
256비트 해시 (SHA-256)의 경우, 충돌에 약 2^128 연산이 필요

이 기하급수적 차이가 해시 길이를 두 배로 하는 것이 보안을 두 배 이상 제공하는 이유입니다.

실용적 예시

같은 입력이 다른 알고리즘에서 어떻게 보이는지:

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

해시 생성기에서 직접 생성해보세요. 모든 계산은 브라우저에서 이루어지며 — 데이터는 비공개로 유지됩니다.

자주 묻는 질문

SHA-256은 양자 내성인가요?

SHA-256은 양자 공격에 부분적으로 내성이 있습니다. Grover의 알고리즘은 사전 이미지 공격에 대해 유효 보안을 256비트에서 128비트로 줄일 수 있으며, 이는 여전히 안전한 것으로 간주됩니다. 충돌 저항에 대해서는 양자 컴퓨터가 덜 유리합니다. 포스트 양자 암호 표준은 해시 함수보다 암호화와 서명에 더 초점을 맞추고 있습니다.

추가 보안을 위해 SHA-256 대신 SHA-512를 사용해야 하나요?

대부분의 응용에서 SHA-256은 충분한 보안을 제공합니다. SHA-512는 내부 구조 때문에 64비트 프로세서에서 실제로 더 빠르므로 성능상의 이유로 좋은 선택이 될 수 있습니다. 추가 해시 길이는 추가적인 충돌 저항을 제공하지만 결정 요인인 경우는 드뭅니다.