Сравнение алгоритмов хеширования: MD5, SHA-1, SHA-256 и другие
Криптографические хеш-функции лежат в основе современных вычислений. Они проверяют целостность файлов, защищают пароли, аутентифицируют сообщения и поддерживают технологию блокчейн. Но не все алгоритмы хеширования одинаковы. Это руководство сравнивает наиболее распространённые алгоритмы и помогает выбрать подходящий.
Что такое хеш-функция?
Хеш-функция принимает входные данные любого размера и выдаёт выходные данные фиксированной длины («дайджест» или «хеш»). Хорошие хеш-функции обладают тремя ключевыми свойствами:
- Детерминированность: Одни и те же входные данные всегда дают одинаковый результат
- Лавинный эффект: Малейшее изменение входных данных полностью меняет результат
- Односторонность: Вычислительно невозможно восстановить исходные данные из хеша
Эти свойства делают хеши незаменимыми для проверки целостности данных и приложений безопасности.
Сравнение алгоритмов
| Алгоритм | Размер выхода | Скорость | Статус безопасности | Использовать сегодня? |
|---|---|---|---|---|
| MD5 | 128 бит | Очень быстрый | Взломан | Только контрольные суммы |
| SHA-1 | 160 бит | Быстрый | Взломан | Нет |
| SHA-256 | 256 бит | Средний | Безопасен | Да |
| SHA-384 | 384 бит | Средний | Безопасен | Да |
| SHA-512 | 512 бит | Быстрый на 64-бит | Безопасен | Да |
| SHA-3-256 | 256 бит | Средний | Безопасен | Да |
| BLAKE2b | 256–512 бит | Очень быстрый | Безопасен | Да |
| BLAKE3 | 256 бит | Крайне быстрый | Безопасен | Да |
MD5: взломанный стандарт
MD5 был разработан Рональдом Ривестом в 1991 году и выдаёт 128-битный хеш. Более десяти лет он был стандартным выбором для контрольных сумм и проверки целостности.
Почему MD5 взломан: В 2004 году исследователи продемонстрировали практические атаки на коллизии — нахождение двух разных входных данных, дающих одинаковый хеш. К 2008 году исследователи создали поддельный сертификат центра сертификации, используя коллизии MD5. Сегодня коллизии можно найти за секунды на обычном оборудовании.
Когда MD5 всё ещё допустим: Контрольные суммы без требований безопасности, например проверка загрузки файлов, где подмена не является угрозой. Для всего, что связано с безопасностью, полностью избегайте MD5.
SHA-1: устаревший, но всё ещё встречается
SHA-1, разработанный АНБ и опубликованный в 1995 году, выдаёт 160-битный хеш. Он заменил MD5 в качестве стандарта на многие годы.
Почему SHA-1 взломан: Google и CWI Amsterdam продемонстрировали практическую коллизию в 2017 году (атака «SHAttered»). Основные браузеры прекратили поддержку сертификатов SHA-1 в 2017 году. Git изначально использовал SHA-1 для хешей коммитов и переходит на SHA-256.
Текущий статус: Устарел для всех целей безопасности. Если вы сталкиваетесь с SHA-1 в устаревших системах, планируйте миграцию на SHA-256 или SHA-3.
SHA-256: современный стандарт
SHA-256 принадлежит к семейству SHA-2, разработанному АНБ и опубликованному в 2001 году. Он выдаёт 256-битный хеш и является наиболее широко используемым безопасным алгоритмом хеширования на сегодняшний день.
Безопасность: Практических атак на SHA-256 не обнаружено. Он обеспечивает 128 бит устойчивости к коллизиям, что считается достаточным на обозримое будущее.
Производительность: SHA-256 медленнее MD5 и SHA-1, что на самом деле является преимуществом при хешировании паролей (медленнее = сложнее подобрать). На современных процессорах с аппаратным ускорением (инструкции SHA-NI) производительность отличная.
Где используется SHA-256:
- Сертификаты TLS/SSL
- Майнинг Bitcoin
- Цифровые подписи
- Подпись кода
- Проверка целостности файлов
Генерируйте SHA-256 хеши мгновенно с нашим Генератором хешей.
SHA-3: альтернативный стандарт
SHA-3, основанный на алгоритме Keccak, выиграл конкурс хеш-функций NIST в 2012 году. Он использует совершенно иную внутреннюю структуру (конструкция «губка»), чем SHA-2.
Почему SHA-3 важен: Если математический прорыв скомпрометирует SHA-2, SHA-3 обеспечит полностью независимый запасной вариант. Его отличающийся дизайн означает, что уязвимость в SHA-2 вряд ли затронет SHA-3.
Внедрение: Принятие SHA-3 шло медленнее, чем ожидалось, поскольку SHA-2 остаётся невзломанным. Он всё чаще используется в блокчейн-приложениях и как вторичный хеш в архитектурах с эшелонированной защитой.
BLAKE2 и BLAKE3: чемпионы скорости
BLAKE2 (2012) и BLAKE3 (2020) — это современные хеш-функции, разработанные для высокой производительности без ущерба безопасности.
Особенности BLAKE3:
- Быстрее MD5 на современных процессорах
- Изначально параллельный (масштабируется с количеством ядер)
- 256-битный выход
- Встроенная поддержка хеширования с ключом и деривации ключей
Для приложений, где скорость критична и вы не ограничены стандартами NIST, BLAKE3 — отличный выбор.
Выбор правильного алгоритма
Для хеширования паролей
Не используйте ни один из вышеперечисленных напрямую. Используйте специализированные функции хеширования паролей: Argon2id (победитель конкурса Password Hashing Competition), bcrypt или scrypt. Они намеренно медленные и требовательны к памяти, чтобы противостоять атакам перебором. Подробнее в нашем руководстве по безопасности паролей.
Для проверки целостности файлов
SHA-256 — стандартный выбор. Если производительность критична и вы контролируете обе стороны, BLAKE3 быстрее и при этом остаётся безопасным.
Для цифровых подписей
SHA-256 или SHA-384, в зависимости от требуемого уровня безопасности. Государственные и финансовые приложения часто требуют SHA-384 или SHA-512.
Для контрольных сумм (без требований безопасности)
CRC32 или xxHash для скорости, когда безопасность не важна. Если нужна криптографическая гарантия, SHA-256 — минимум.
Для блокчейн-приложений
SHA-256 (Bitcoin), Keccak-256 (Ethereum) или BLAKE2b (Zcash). Выбор часто зависит от требований конкретного протокола.
Коллизии хешей: объяснение
Коллизия происходит, когда два разных входных значения дают одинаковый хеш. Парадокс дней рождения означает, что коллизии находятся гораздо быстрее, чем можно ожидать:
- Для 128-битного хеша (MD5) коллизия требует примерно 2^64 операций
- Для 256-битного хеша (SHA-256) коллизия требует примерно 2^128 операций
Эта экспоненциальная разница объясняет, почему удвоение длины хеша обеспечивает намного больше, чем двукратное увеличение безопасности.
Практический пример
Вот как одни и те же входные данные выглядят в разных алгоритмах:
Input: "Hello, World!"
MD5: 65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4
SHA-1: 0a0a9f2a6772942557ab5355d76af442f8f65e01
SHA-256: dffd6021bb2bd5b0af676290809ec3a53191dd81c7f70a4b28688a362182986f
Попробуйте сгенерировать их самостоятельно с нашим Генератором хешей. Все вычисления происходят в вашем браузере — ваши данные остаются конфиденциальными.
Часто задаваемые вопросы
SHA-256 устойчив к квантовым атакам?
SHA-256 частично устойчив к квантовым атакам. Алгоритм Гровера может снизить эффективную безопасность с 256 бит до 128 бит для атак на прообраз, что всё ещё считается безопасным. Для устойчивости к коллизиям квантовые компьютеры дают меньше преимуществ. Стандарты постквантовой криптографии больше сосредоточены на шифровании и подписях, чем на хеш-функциях.
Стоит ли использовать SHA-512 вместо SHA-256 для дополнительной безопасности?
Для большинства приложений SHA-256 обеспечивает достаточную безопасность. SHA-512 на самом деле быстрее на 64-битных процессорах благодаря своей внутренней структуре, поэтому может быть хорошим выбором по соображениям производительности. Дополнительная длина хеша обеспечивает повышенную устойчивость к коллизиям, но редко является решающим фактором.
Связанные ресурсы
- Генератор хешей — Генерация MD5, SHA-1, SHA-256 и SHA-512 хешей онлайн
- Руководство по безопасности паролей — Лучшие практики создания и хранения паролей
- JWT токены: объяснение — Как алгоритмы хеширования защищают JSON Web Tokens
🛠️ Попробуйте сейчас: Hash Generator — 100% бесплатно, всё обрабатывается в вашем браузере. Никакие данные не загружаются.