第一次学习安全散列算法（SHA），感觉就像在破译外星密码。 实际上，这并没有想象中那么复杂。 您可能听说过 SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512，但您了解它们的区别以及它们对数据安全的影响吗？
这些加密哈希函数在数据完整性和身份验证方面发挥着重要作用。 然而，它们并不是一模一样的。 有的安全性更高，有的速度更快。
本博客涵盖SHA-1 算法与 SHA-256 算法以及两者之间的所有算法。 让我们深入了解网络安全的核心组成部分，看看它们是如何工作的。
目录
什么是 SHA？
SHA是安全散列算法（Secure Hash Algorithm）的首字母缩写，是美国国家安全局（NSA）设计的一系列加密散列函数。 这种加密哈希函数在确保数字数据的完整性和安全性方面发挥着至关重要的作用。
SHA 的目的是为任何数字信息创建一个唯一的标识符，称为哈希值。 这种哈希值就像数字指纹一样，能确保即使对原始信息稍作改动，也会产生完全不同的哈希值。
密码就是一个典型的例子。 在网站上创建账户时，网站不会存储您的密码。 相反，它使用 SHA 将密码转换成哈希值。 哈希值保存在数据库中。 因此，即使有人访问了数据库，他们也不会看到你的实际密码，而只会看到密码的散列形式。
假设您的电子邮件密码是“likeflowers”。下面是散列后的结果：
9a96c8326d228471d1f01616d92a2d2b0e796c9a8d0624df9a9b7d0246475a42
这一长串字符就是密码的 SHA-256 哈希值。 哪怕只修改密码中的一个字母，得到的哈希值也会完全不同。
SHA 如何工作？
SHA 的运行原理被称为雪崩效应，即使是最微小的信息改动也会导致哈希值发生不可预测的重大变化。 这一特性使得两个不同的输出几乎不可能产生相同的哈希值。
SHA 可抵御各种加密攻击，防止碰撞攻击，即两个不同的输出生成相同的哈希值。 这种稳健性对于数字签名、SSL 证书和验证数据真实性等应用至关重要。
SHA 有不同的版本，如 SHA-1、SHA-256 和 SHA-512，每种版本产生的哈希值长度不同，具有不同的安全特性。 让我们仔细研究一下。
SHA 的不同版本
不同 SHA 版本的开发源于密码界不断努力应对新出现的威胁。 随着技术的进步和新漏洞的出现，增强哈希函数对维护数字系统的安全至关重要。
每个版本都旨在解决前一版本中发现的不足之处，并适应不断变化的加密要求。 例如，如果您想知道 SHA-1 和 SHA-256 之间的区别，那么了解每个 SHA 版本的作用就是一个起点。
什么是 SHA-1？
SHA-1以速度著称，但安全性较低。 由美国国家安全局设计，美国国家标准与技术研究院（NIST）发布。 它产生 160 位（20 字节）散列值，通常显示为 40 位十六进制数。
由于它计算哈希值的速度很快，因此更容易受到暴力破解攻击，即攻击者尝试所有可能的输入以找到匹配。 随着时间的推移，SHA-1 中发现的漏洞使其容易受到碰撞攻击，即不同的输入可能产生相同的哈希值。
SHA-1 已被用于数字签名和 SSL 证书。 然而，由于它的弱点，它已被弃用，转而使用 SHA-2 系列等更安全的哈希函数。
什么是 SHA-2？
SHA-2系列包括不同输出长度的散列函数，如 SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224 和 SHA-512/256。 名称中的数字与哈希输出的比特长度相对应。
与它的前身一样，SHA-2 接收一个输入，并产生一个固定大小的位字符串输出。 不过，它比 SHA-1 有了很大改进。 由于比特大小更大，并引入了新的数学运算，它的安全性更高。 SHA-2 可确保许多协议和系统的安全，包括 TLS、PGP、SSH、IPsec 和比特币。
什么是 SHA-256？
SHA-256是 SHA-2 系列的一部分。 其名称中的 “256 “指的是它生成的散列输出的长度，即 256 位或 64 个字符。 它采用了一种复杂的算法，经过多轮处理，可有效抵御密码攻击。
SHA256 是TLS（传输层安全）协议的一个组成部分，可确保网络服务器和浏览器之间交换数据的机密性和完整性。 此外，SHA-256 还提供了一种通过数字签名验证信息和文件真实性的安全方法。
在区块链中，SHA-256 生成交易数据的加密哈希值，创建安全且不可更改的交易记录。 SHA-256 哈希值不会改变，这有助于提高区块链系统的可信度。
什么是 SHA-512？
换到SHA-512，你会发现它是 SHA-2 家族中功能更强大的成员，能产生 512 位散列，提供更强的安全性，但需要更多的计算资源。
与 SHA-2 系列中较小的同类产品不同，SHA-512 在运算中使用了更多比特，因此哈希值更长、更复杂。 复杂性的增加是有代价的，那就是需要更强的处理能力。
与较小的散列函数相比，SHA-512 较大的散列输出尺寸增加了存储需求。 虽然这对许多应用来说并不是什么大问题，但如果存储空间有限，就值得考虑了。
对于需要较高安全性但资源较少的应用，SHA-256 等其他散列函数可能更合适。
与其他经典加密算法一样，SHA-512 无法抵抗量子，可能不适合用于后量子安全。
SHA-1 vs SHA-2 vs SHA-256 vs SHA-512
现在让我们比较一下 SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512。 需要考虑的参数包括哈希值大小、速度、安全性、标准化和应用。 对它们进行评估将有助于您选择适合自己需要的算法。
哈希值大小
SHA-1 的散列大小为 160 位，安全性较低，更容易发生碰撞。 不过，在比较 SHA-1 和 SHA-256 的性能时，SHA-256 的 256 位散列大小显然大大提高了安全性和抵御攻击的能力。 SHA-2 包括多个版本，散列大小从 224 位到 512 位不等。
另一方面，在 SHA-1 vs SHA-2 vs SHA-256 vs SHA-512 哈希算法中，SHA-512 的哈希值较大，为 512 位，是最安全的选择。 虽然它需要更强的处理能力，但却能提供更好的安全性，这是对性能敏感的应用需要考虑的因素。
速度与安全
SHA-1 和 SHA-256 的速度指标不同，SHA-1 最古老，速度最快，但最不安全。
SHA-2（包括 SHA-256）在速度和安全性之间取得了很好的平衡，而 SHA-512 的散列大小更大，速度更慢，但安全性更高。
因此，在选择 SHA-256 算法还是 SHA-512 算法时，必须考虑速度和安全性之间的权衡。 前者是用于数据保护和完整性的标准哈希算法，后者则用于定制系统和环境。
标准化
美国国家标准与技术研究院已经认可了所有这些数字安全算法。 SHA-1 于 1995 年发布，由于存在漏洞，现已被认为过时。 它不再是大多数应用的标准。
SHA-2 系列包括 SHA-256 和 SHA-512，是目前网络数据加密和身份验证的标准。 SHA-2 算法是如此安全高效，以至于其后继者 SHA-3 自 2015 年被采用以来，并未获得太多关注。
应用
SHA-1 在历史上曾用于各种加密目的，如数字签名和证书生成。 然而，由于其安全缺陷，它已被弃用，转而使用 SHA-256 等更安全的哈希函数。 在 SHA-1 与 SHA-256 证书生成的对比中，现代应用程序，特别是涉及敏感数据的应用程序，现在使用 SHA-256 来增强安全性。
SHA-1 在历史上曾用于各种加密目的，如数字签名和证书生成。 然而，由于其安全缺陷，它已被弃用，转而使用 SHA-256 等更安全的哈希函数。 在 SHA-1 与 SHA-256 证书生成的对比中，现代应用程序，特别是涉及敏感数据的应用程序，现在使用 SHA-256 来增强安全性。
SHA-2 的 SHA-512 变体具有更高的安全性，可确保高风险应用程序的安全。 它可以确保军事通信和区块链的完整性，验证数字签名并对区块进行散列，以确保交易历史不可更改。
在加密货币中，它可以保护钱包、验证用户身份并保护金融交易。 在能源和医疗保健等关键领域，SHA-512 可确保通信和数据存储的安全，突出了其在高风险应用领域的广泛意义。
常见问题
什么是最强的 SHA 算法？
SHA-3（安全散列算法 3）被认为是最强的 SHA 算法。 不过，它的速度是 SHA-512 的两倍，而且尚未被普遍采用作为 SHA-2 系列的可行替代方案。
哪个 SHA 最快？
就原始处理速度而言，SHA-1 比 SHA-2 和 SHA-3 快，但也是最不安全的散列算法。
哪个 SHA 最好？
SHA-256 因其强大的安全功能而得到广泛认可。 包括美国政府在内的各种软件组织和机构都使用它来保护敏感信息，因为它尚未被成功逆向工程。
我还应该使用 SHA-1 吗？
不，强烈建议使用 SHA-1，因为它已被弃用，并存在重大安全风险。
SHA-1 是否已被破解？
是的，SHA-1 被认为是有问题的，因为研究人员已经展示了实际的碰撞攻击，使其在加密方面变得不安全。
你能解密 SHA-1吗？
不，SHA-1 是一种加密散列函数，设计为单向函数，即无法解密。 然而，由于存在允许碰撞攻击的漏洞，它被认为是不安全的。
SHA-256 比 SHA-1 强吗？
是的，就安全性而言，SHA-256 比 SHA-1 强得多，因为它提供了更大的比特大小，更能抵御碰撞攻击。
您能将 SHA-1 转换为 SHA-256吗？
不，不可能将 SHA-1 的哈希值直接转换或转换为 SHA-256，因为它们是不同的加密哈希函数，具有不同的算法和输出大小。
SHA-512 比 SHA-256 更好吗？
虽然 SHA-512 提供了更大的比特大小，被认为对某些类型的攻击更安全，但在 SHA-256 和 SHA-512 之间做出选择取决于具体的安全要求。 在实践中，SHA-256 因其兼顾安全性和效率而被广泛使用、
为什么使用 SHA-512 而不是 SHA-256？
当组织在数字签名或证书授权等情况下需要更高的安全级别时，SHA-512 可能比 SHA-256 更受青睐，因为更大的哈希值可以增强抵御潜在攻击的能力
SHA-256 比 SHA-512 慢吗？
SHA-512 的比特大小较大，需要更多的计算资源，因此比 SHA-256 慢。 不过，在许多实际应用中，速度差异可能并不明显。
SHA-512 是否存在漏洞？
SHA-512 在预映像攻击中存在漏洞，其变种 SHA-512/224 和 SHA-512/256 也容易受到碰撞攻击，这表明在某些情况下存在潜在的安全问题。
底线
在我们对 SHA 哈希算法（SHA-1、SHA-2、SHA-256 和 SHA-512）的探索结束时，SHA-2（包括 SHA-256 和 SHA-512）显然比 SHA-1 的安全性更高。
了解这些算法的优势和局限性可确保有效的数据保护。 在 SHA-1 与 SHA-256 的比较中，对安全协议的了解和持续意识将帮助您选择适合自己需要的算法。
