我应该选择哪种加密哈希函数?

时间:2009-04-29 02:47:23

标签: c# .net hash cryptography cryptographic-hash-function

.NET框架附带了6种不同的散列算法:

  • MD5:16字节(哈希时间500MB:1462毫秒)
  • SHA-1:20字节(1644毫秒)
  • SHA256:32字节(5618毫秒)
  • SHA384:48字节(3839毫秒)
  • SHA512:64字节(3820毫秒)
  • RIPEMD:20个字节(7066毫秒)

这些功能中的每一个都有不同的表现; MD5是最快的,RIPEMD是最慢的。

MD5的优势在于它适用于内置的Guid类型; and it is the basis of the type 3 UUIDSHA-1 hash is the basis of type 5 UUID.这使得它们非常容易用于识别。

然而,MD5易受collision attacks攻击,SHA-1也容易受到攻击,但程度较轻。

在什么条件下我应该使用哪种散列算法?

我真正好奇的回答是:

  • MD5不值得信任吗?在正常情况下,当您使用没有恶意意图的MD5算法且没有任何第三方有任何恶意意图时,您会发现任何冲突(意味着两个任意byte []产生相同的哈希)

  • RIPEMD比SHA1好多少? (如果它更好)它的计算速度要慢5倍,但散列大小与SHA1相同。

  • 散列文件名(或其他短字符串)时获取非恶意冲突的几率是多少? (例如,2个具有相同MD5哈希值的随机文件名)(使用MD5 / SHA1 / SHA2xx)一般来说,非恶意冲突的几率是多少?

这是我使用的基准:

    static void TimeAction(string description, int iterations, Action func) {
        var watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            func();
        }
        watch.Stop();
        Console.Write(description);
        Console.WriteLine(" Time Elapsed {0} ms", watch.ElapsedMilliseconds);
    }

    static byte[] GetRandomBytes(int count) {
        var bytes = new byte[count];
        (new Random()).NextBytes(bytes);
        return bytes;
    }


    static void Main(string[] args) {

        var md5 = new MD5CryptoServiceProvider();
        var sha1 = new SHA1CryptoServiceProvider();
        var sha256 = new SHA256CryptoServiceProvider();
        var sha384 = new SHA384CryptoServiceProvider();
        var sha512 = new SHA512CryptoServiceProvider();
        var ripemd160 = new RIPEMD160Managed();

        var source = GetRandomBytes(1000 * 1024);

        var algorithms = new Dictionary<string,HashAlgorithm>();
        algorithms["md5"] = md5;
        algorithms["sha1"] = sha1;
        algorithms["sha256"] = sha256;
        algorithms["sha384"] = sha384;
        algorithms["sha512"] = sha512;
        algorithms["ripemd160"] = ripemd160;

        foreach (var pair in algorithms) {
            Console.WriteLine("Hash Length for {0} is {1}", 
                pair.Key, 
                pair.Value.ComputeHash(source).Length);
        }

        foreach (var pair in algorithms) {
            TimeAction(pair.Key + " calculation", 500, () =>
            {
                pair.Value.ComputeHash(source);
            });
        }

        Console.ReadKey();
    }

9 个答案:

答案 0 :(得分:133)

在密码学中,哈希函数提供三个独立的函数。

  1. 抗冲突性:有人找到两条散列相同的消息(任何两条消息)有多难。
  2. Preimage Resistance :给定哈希值,找到另一个哈希相同的消息有多难?也称为单向散列函数
  3. 第二个原像抗性:给定一条消息,找到另一个哈希相同的消息。
  4. 这些属性是相关但独立的。例如,碰撞阻力意味着第二前像素阻力,但不是相反。对于任何给定的应用程序,您将有不同的要求,需要这些属性中的一个或多个。用于保护服务器上的密码的哈希函数通常只需要preimage抵抗,而消息摘要需要全部三个。

    已经表明,MD5不具有抗冲击性,但并不排除其在不需要抗碰撞性的应用中的应用。实际上,MD5通常仍用于较小的密钥大小和速度有益的应用中。也就是说,由于其缺陷,研究人员建议在新的场景中使用其他哈希函数。

    SHA1有一个缺陷,允许在理论上发现冲突远远小于其长度的安全散列函数需要的2 ^ 80步。攻击不断被修改,目前可以在~2 ^ 63步骤中完成 - 几乎不在当前的可计算性范围内。因此,NIST正在逐步停止使用SHA1,并指出应在2010年之后使用SHA2系列。

    SHA2是在SHA1之后创建的一个新的哈希函数族。目前没有针对SHA2功能的已知攻击。 SHA256,384和512都是SHA2系列的一部分,只使用不同的密钥长度。

    RIPEMD我不能过多地评论,除非注意它不像SHA系列那样常用,因此加密研究人员没有仔细审查。仅仅因为这个原因,我建议使用SHA函数。在你使用它的实现中,它似乎也很慢,这使它没那么有用。

    总之,没有一个最好的功能 - 这一切都取决于你需要它。请注意每个方面的缺陷,您最好能够为 方案选择正确的哈希函数。

答案 1 :(得分:106)

所有哈希函数都“破碎”

pigeonhole principle表示尽可能努力,你不能在2洞中超过2只鸽子(除非你把鸽子切掉)。同样,你不能在2 ^ 128个插槽中插入2 ^ 128 + 1个数字。所有散列函数都会产生有限大小的散列,这意味着如果搜索“有限大小”+ 1序列,您总能找到碰撞。这样做是不可行的。不适用于MD5,不适用于Skein

MD5 / SHA1 / Sha2xx没有机会碰撞

所有散列函数都有碰撞,这是生活中的事实。偶然发生这些碰撞相当于赢得星系间彩票。也就是说,no one wins the intergalactic lottery,它不是彩票的工作方式。永远不会遇到偶然的MD5 / SHA1 / SHA2XXX哈希值。每种语言中的每个单词,每种语言,都会散列到不同的值。整个星球上的每台机器上的每个路径名都有不同的MD5 / SHA1 / SHA2XXX哈希值。我怎么知道,你可能会问。好吧,正如我之前所说,从来没有人赢得星际彩票。

但是...... MD5坏了

有时它破碎的事实并不重要

目前在MD5上没有已知的pre-image or second pre-image attacks

那么你可能会问,关于MD5怎么样?第三方可能生成2条消息,其中一条消息是EVIL,另一条消息是GOOD,它们都散列到相同的值。 (Collision attack

尽管如此,如果您需要预映像电阻,目前的RSA建议不要使用MD5。在安全算法方面,人们往往会谨慎行事。

那么我应该在.NET中使用什么哈希函数?

  • 如果您需要速度/尺寸并且不关心生日攻击或图像前攻击,请使用MD5。

在我之后重复这个, MD5碰撞没有机会,可以仔细设计恶意碰撞。尽管到目前为止MD5上还没有已知的预映像攻击,但安全专家认为MD5不应该用于需要防御前映像攻击的地方。 SAME适用于SHA1

请记住,并非所有算法都需要防御前映像或碰撞攻击。在第一遍搜索HD的重复文件的简单案例。

  • 如果您需要加密安全散列函数,请使用基于SHA2XX的函数。

没有人发现任何SHA512碰撞。 EVER。他们非常努力。就此而言,没有人发现任何SHA256或384碰撞。 。

  • 除非用于互操作性方案,否则不要使用SHA1或RIPEMD。

RIPMED尚未收到SHAX和MD5收到的相同数量的审查。 SHA1和RIPEMD都容易受到生日攻击。它们都比.NET上的MD5慢,并且具有笨拙的20字节大小。使用这些功能毫无意义,忘了它们。

SHA1碰撞攻击降至2 ^ 52,它不会太长,直到SHA1冲突在野外。

有关各种哈希函数的最新信息,请查看the hash function zoo

但等等还有更多

拥有快速哈希函数可能是一个诅咒。例如:哈希函数的一个非常常见的用法是密码存储。实质上,您计算密码的哈希值与已知的随机字符串(以阻止彩虹攻击)并将该哈希值存储在数据库中。

问题是,如果攻击者获得了数据库的转储,他可以使用暴力来非常有效地猜测密码。他尝试的每个组合只需要几分之一毫秒,他可以每秒尝试数十万个密码。

要解决此问题,可以使用bcrypt算法,它设计得很慢,因此如果使用bcrypt攻击系统,攻击者将会大幅放慢速度。最近scrypt已经成为一些标题,有些人认为它比bcrypt更有效,但我不知道.Net实现。

答案 2 :(得分:34)

更新

时代变了,我们有一个SHA3冠军。我建议使用SHA3竞赛的keccak(又名SHA3)获胜者。

原始答案:

为了最弱到最强,我会说:

  1. RIPEMD BROKEN,绝对不能使用as can be seen in this pdf
  2. MD-5 BROKEN,绝对不能使用,can be broken in 2 minutes with a laptop
  3. SHA-1 BROKEN,绝对不能使用,is broken in principal, attacks are getting better by the week
  4. SHA-2 WEAK,未来几年可能会被打破。 A few weaknesses have been found.请注意,通常密钥越大,哈希函数就越难破解。虽然密钥大小=强度并非总是如此,但大多数情况下都是如此。所以SHA-256可能比SHA-512弱。
  5. 没有知道弱点,is a candidate for SHA-3。它是相当新的,因此未经测试。 It has been implemented in a bunch of languages.
  6. MD6 NO KNOWN WEAKNESSES,是另一个SHA-3候选人。可能比Skien强,但在单核机器上速度较慢。像Skien一样,它是未经测试的。一些具有安全意识的开发人员正在mission critical roles中使用它。
  7. 就我个人而言,我会使用MD6,因为一个人永远不会太偏执。如果速度是一个真正的问题,我会看看Skein,或SHA-256。

答案 3 :(得分:3)

在MD5的辩护中,没有已知的方法来生成具有任意MD5哈希的文件。原作者必须提前计划进行工作碰撞。因此,如果接收者信任发送者,MD5就可以了。如果签名者是恶意的,MD5就会被破坏,但不知道它是否容易受到中间人攻击。

答案 4 :(得分:2)

您使用的是哪一个取决于您使用它的目的。如果您只是想确保文件在传输过程中没有损坏,并且不关心安全性,请选择快速和小型。如果您需要数十亿美元的联邦救助协议的数字签名,并且需要确保它们不是伪造的,那就很难恶搞和放慢。

答案 5 :(得分:2)

我想在(在md5被撕裂之前)发出声音,我仍然广泛使用md5,尽管它有很多加密的破坏性。

只要你不关心防止碰撞(你也可以安全地在hmac中使用md5)并且你确实想要速度(有时你想要一个较慢的哈希),那么你仍然可以自信地使用md5

答案 6 :(得分:1)

看一下BLAKE2 algorythm是一个很好的想法。

如上所述,它比MD5快,至少和SHA-3一样安全。它也由several software applications实现,包括WinRar。

答案 7 :(得分:0)

我不是这方面的专家,但我跟上了安全社区,很多人认为md5哈希打破了。我想说使用哪一个取决于数据的敏感程度和具体应用。只要密钥良好且强大,您就可以使用稍微不那么安全的哈希值。

答案 8 :(得分:0)

以下是我的建议:

  1. 如果你预料到攻击,你应该忘记MD5。在线有很多rainbow tables,而像RIAA这样的公司已经能够生成具有等效哈希值的序列。
  2. 如果可以,请使用salt。在消息中包含消息长度会使得很难进行有用的哈希冲突。
  3. 作为一般的经验法则,更多的比特意味着更少的碰撞(通过鸽子原理)和更慢,也许更安全(除非你是一个能找到漏洞的数学天才)。
  4. 请参阅此处,了解详细说明使用台式机Intel P4计算机在31秒内创建md5冲突的算法的文章。

    http://eprint.iacr.org/2006/105