Ce este algoritmul SHA-256 și cum funcționează acesta

O specificație comună a tuturor certificatelor SSL, indiferent de marcă, preț și tip, este algoritmul SHA-256. Veți vedea o mențiune în detaliile certificatului sau în caracteristicile enumerate în informațiile despre produs. Pentru cei care nu sunt pasionați de tehnologie, SHA-256 este, de obicei, un mister complet. În acest articol, dorim să vă arătăm ce este și cum funcționează, fără a intra prea mult în jargonul tehnic și în calculele matematice din spatele acestuia.

Cuprins

1. Ce este Hashing?
2. Ce este algoritmul SHA-256?
3. Caracteristicile principale ale algoritmului SHA-256
4. Este SHA-256 sigur?
5. Cum funcționează SHA-256?
6. Pentru ce se utilizează SHA-256?
7. Algoritmi SHA Istoric

Pentru a înțelege algoritmul SHA-256, trebuie să explicăm mai întâi ce este hashing-ul.

Ce este Hashing?

Hashing este procesul de transformare a oricărei informații date într-o altă valoare. În esență, conține blocuri de date, care sunt transformate într-o cheie scurtă de lungime fixă sau într-o valoare din șirul original. Aceasta implică trecerea datelor printr-o funcție matematică care le convertește într-o serie unică și complexă de caractere.

Hashing-ul oferă o modalitate sigură și eficientă de verificare a integrității datelor. Atunci când se face hash-ul unei bucăți de date, se poate compara hash-ul rezultat cu o valoare cunoscută sau așteptată pentru a se asigura că datele nu au fost modificate sau corupte. În cazul în care valorile hash se potrivesc, puteți fi siguri că datele nu au fost alterate sau modificate de când au fost inițial hashate.

Unul dintre avantajele hashing-ului este că este ireversibil. Nu puteți utiliza valoarea hash pentru a recupera datele originale. Această proprietate face ca hashing-ul să fie util pentru stocarea parolelor, deoarece vă permite să stocați un hash al unei parole, mai degrabă decât parola în sine. Atunci când un utilizator introduce parola, sistemul poate să o compară cu valoarea hash stocată pentru a verifica dacă este corectă, fără a avea nevoie de parola reală.

Ce este algoritmul SHA-256?

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256) este un algoritm criptografic utilizat pe scară largă care produce o valoare hash de 256 de biți (32 de octeți) cu lungime fixă. Scopul algoritmului SHA-256 este de a crea o amprentă digitală unică a unei bucăți de date, cum ar fi un mesaj sau un fișier.

Generarea unui hash SHA-256 implică trecerea datelor de intrare printr-o funcție matematică complexă care produce o valoare de ieșire unică. Această valoare de ieșire este hash-ul, care servește ca o amprentă digitală a datelor de intrare.

Algoritmul SHA-256 este utilizat în multe aplicații, cum ar fi semnăturile digitale, autentificarea parolelor și tehnologia blockchain. Deoarece valoarea hash produsă de SHA-256 este unică, este practic imposibil să se facă inginerie inversă asupra datelor de intrare.

Caracteristicile principale ale algoritmului SHA-256

Caracteristicile cheie ale algoritmului SHA-256 sunt lungimea mesajului, lungimea sumarului și ireversibilitatea.

• Lungimea mesajului: Lungimea textului în clar (textul care poate fi citit înainte de a fi criptat) trebuie să fie mai mică de 264 de biți.
• Lungime Digest: Lungimea sumarului hash (rezultatul aplicării unei funcții hash criptografice la date) trebuie să fie de 256 de biți. Atunci când instalați un certificat SSL pe serverul dumneavoastră, puteți selecta SHA-512 și digesturi mai mari. Deși SHA-512 este mai sigur, nu este recomandat pentru majoritatea sistemelor, deoarece necesită mai multe calcule și mai multă putere de calcul.
• Ireversibilitate: Toate funcțiile hash, cum ar fi SHA-256, sunt ireversibile prin proiectare. Pentru fiecare intrare, aveți exact o ieșire, dar nu și invers. Intrările multiple produc același rezultat. Ieșirea are o dimensiune fixă, dar intrarea nu are restricții de dimensiune.

Este SHA-256 sigur?

Deși niciun algoritm criptografic nu este imun la atacuri, algoritmul SHA-256 a trecut cu succes testul timpului și a trecut testul timpului, rămânând un element esențial în securizarea datelor digitale.

Securitatea SHA-256 utilizează o combinație de operații matematice complexe și operații de tip bitwise pentru a genera valoarea hash.

Această concepție face extrem de dificilă găsirea a două intrări care să producă același hash. Cu toate acestea, securitatea lui SHA-256 depinde de implementarea corectă și de puterea protocoalelor de securitate utilizate în aplicația care îl utilizează.

Un punct slab al algoritmului SHA-256 este posibilitatea unui atac de coliziune. Aceasta apare atunci când două intrări diferite produc aceeași valoare hash. Deși acest lucru este foarte puțin probabil în cazul SHA-256, deoarece generează o valoare hash pe 256 de biți (adică mai multe ieșiri posibile), este totuși teoretic posibil. În cazul în care un atac de coliziune ar avea succes, ar putea compromite aplicația care se bazează pe valorile hash SHA-256 pentru a verifica integritatea datelor.

Cum funcționează SHA-256?

Să vedem un exemplu real al modului în care funcționează hashing-ul. Să zicem că scrieți mesajul “Iubesc merele” și aplicați o funcție hash SHA-256 la acesta. Iată ce veți primi:

40b7df43f24bea395b2c0c3c9d48a3db4db631fa396dd0dd8fe7dc64c9de6f6d

Acum, să adăugăm un semn de exclamare la sfârșitul mesajului, astfel încât acesta să arate astfel: “Iubesc merele!” și să generăm o ieșire. Rezultatul s-ar putea să vă surprindă:

1751c183f35ed15c2977e5ae7e439fdca79eeae28527ece6efc1a24e4388096f

După cum puteți vedea, cu un singur caracter suplimentar, rezultatul este complet diferit, dar lungimea rămâne aceeași. Indiferent dacă scrieți un cuvânt sau un eseu, valoarea hash va fi identică, ascunzând dimensiunea datelor de intrare originale. Dacă ați dori să trimiteți acest mesaj unui prieten, ați furniza valoarea hash și ați specifica algoritmul. Prietenul tău va genera hash-ul din partea sa, iar dacă acesta se potrivește, va ști că mesajul este autentic. Acum să ne uităm la partea tehnică.

Care sunt pașii din algoritmul SHA-256?

După cum știți deja, SHA-256 ia datele de intrare și le procesează printr-o serie de operații matematice numite runde. Fiecare rundă constă în mai multe etape, inclusiv preprocesarea datelor, extinderea mesajelor și funcția de comprimare a mesajelor. Iată care sunt principalele etape ale algoritmului SHA-256:

1. Preprocesarea datelor: Datele de intrare sunt căptușite și extinse pentru a se asigura că au o lungime multiplă de 512 biți prin adăugarea unui bit urmat de zerouri și apoi prin adăugarea lungimii mesajului original în biți.
2. Extinderea mesajului: Blocul de intrare de 512 biți este împărțit în 16 cuvinte pe 32 de biți, apoi este extins în 64 de cuvinte pe 32 de biți printr-o serie de operații logice.
3. Compresia mesajelor: Blocul de mesaje de 64 de cuvinte extins este apoi procesat printr-o serie de 64 de runde, fiecare dintre acestea implicând mai multe etape:

• Determinarea constantei de rundă: Fiecare rundă are o valoare constantă unică de 32 de biți generată pe baza poziției în secvență.
• Calculați programul de transmitere a mesajelor: Se generează un program de mesaje cu 64 de intrări pe baza blocului de mesaje de 64 de cuvinte și a constantei de rundă.
• Actualizarea variabilelor de lucru: Variabilele de lucru, care sunt 8 cuvinte pe 32 de biți care stochează valori intermediare în timpul procesului de hashing, sunt actualizate pe baza programului de mesaje și a unui set de operații logice.
• Calculați valoarea hash: După ce toate cele 64 de runde au fost finalizate, valorile finale ale variabilelor de lucru sunt combinate pentru a produce valoarea hash pe 256 de biți.

Ieșirea algoritmului de hash SHA-256 este o valoare hash finală de 256 de biți care servește ca o amprentă digitală a datelor de intrare.

Pentru ce se utilizează SHA-256?

SHA-256 este algoritmul standard de hashing pentru verificarea semnăturilor digitale, handshake SSL, protecția parolelor și o serie de alte operațiuni legate de securitate.

Verificarea semnăturii digitale

O semnătură digitală este un tip de semnătură electronică utilizată pentru a valida autenticitatea și integritatea unui mesaj (de exemplu, un e-mail, o tranzacție cu cardul de credit sau un document digital). Acesta este creat prin hasharea fișierului și prin utilizarea PKI (Public Key Infrastructure) pentru a-l cripta.

Rolul algoritmului hash SHA-256 în întregul proces este de a asigura integritatea semnăturii digitale. Clientul destinatarului verifică algoritmul de hașurare din partea sa și utilizează cheia publică pentru a decripta mesajul. Dacă se potrivește, datele sunt autentice și neschimbate.

SSL Handshake

Transmiterea SSL este un element crucial al sesiunilor de navigare pe internet și se bazează pe compatibilitatea și funcțiile SHA-256. Comunicațiile prin SS/TLS încep întotdeauna cu handshake SSL, care este o criptografie asimetrică ce permite browserului să verifice serverul web, să obțină cheia publică și să stabilească o conexiune sigură înainte de începerea transferului de date.

Protecție cu parolă

Site-urile web stochează parolele utilizatorilor în format hașurat. După cum s-a discutat deja, hashing-ul securizat al parolelor le transformă într-un șir scurt de litere și/sau numere folosind un algoritm de criptare. În cazul în care un site web este piratat, atacatorii cibernetici nu au acces la parolele hașurate.

Verificarea tranzacțiilor Blockchain

Algoritmul de hash SHA-256 este primul algoritm care a fost folosit cu o criptomonedă, atunci când a fost creat Bitcoin. Capetele de bloc sunt un element esențial al blockchain-urilor, deoarece ajută la legarea în lanț a unui bloc de tranzacții la următorul într-o anumită ordine. Hash-ul SHA-256 asigură că niciun bloc anterior nu este modificat fără a se modifica antetul noului bloc.

Algoritmi SHA Istoric

Algoritmii de hash criptografic securizat sunt creația Agenției Naționale de Securitate (NSA). Guvernul Statelor Unite a patentat tehnologia și apoi a lansat-o sub o licență fără redevențe pentru a fi folosită de toată lumea.

Primul algoritm SHA-0 datează din 1993. Succesorul său, SHA-1, a sosit în 1995 și, în ciuda faptului că a fost spart, este încă utilizat astăzi pe servere și clienți mai vechi. Șase ani mai târziu, în 2001, NSA a publicat familia de algoritmi de hashing SHA -2, care include SHA-256 și alte cinci funcții hash:

• SHA 224
• SHA 384
• SHA 512
• SHA 512/224
• SHA 512/256

La 5 august 2015, NIST (National Institute of Standards and Technology) a lansat SHA -3, cel mai recent algoritm de hash securizat, cu un design diferit al algoritmului intern. În timp ce NIST nu intenționează în prezent să retragă algoritmul SHA-2, SHA-3 îl poate înlocui în aplicațiile actuale, dacă este necesar.

Conform SSL Pulse, tabloul de bord global pentru monitorizarea calității suportului SSL / TLS, pe baza listei Alexa a celor mai populare site-uri din lume, 97,2% dintre acestea utilizează algoritmul SHA-256.

Concluzie

Algoritmul hash SHA-256 face parte integrantă din protecția datelor pe internet. În acest articol, am zgâriat doar suprafața, fără să ne scufundăm mai adânc în matematică și în funcțiile din spatele ei. Chiar și așa, aveți acum o înțelegere generală a scopului și a utilizării algoritmului.

Până când vom construi un computer cuantic cu suficientă putere pentru a sparge funcții hash complexe, SHA-256 va rămâne algoritmul de hashing standard pentru integritatea datelor și a fișierelor. Suntem încă la câteva decenii distanță de un astfel de scenariu, așa că, pentru moment, SHA-256 va face parte din protocoalele de criptare și autentificare.

Întrebări frecvente