"撞了”，SHA-1算法不靈了？
這幾天，一則大新聞?wù)饎?dòng)了密碼學(xué)及信息安全領(lǐng)域，即Google宣布了一個(gè)公開(kāi)的SHA-1碰撞方法，宣告了這種算法的徹底過(guò)時(shí)。對(duì)此，廣大吃瓜群眾表示困惑，SHA-1是什么梗？為什么撞了下就不靈了？
首先，了解SHA-1就要從SHA說(shuō)起。SHA是安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）的英文縮寫，對(duì)于這個(gè)算法的作用，我們舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)。
每個(gè)人的指紋都不一樣，且終身不變，所以依靠指紋就能驗(yàn)明正身。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)文件也有自己的指紋，即由哈希算法計(jì)算出的哈希值（Hash Function）。而SHA-1是眾多哈希算法中的一種，它被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)通信、數(shù)字文件加密等領(lǐng)域。
那么，所謂碰撞是怎么回事？還以指紋為例。
我們目前還未發(fā)現(xiàn)兩個(gè)指紋相同的人，但理論上這種情況有可能出現(xiàn)，其概率大約為150億分之一。而兩個(gè)不同的文件，也有可能擁有相同的哈希值。谷歌恰恰是干了這樣一件事，他們讓兩個(gè)內(nèi)容不同的PDF文檔用 SHA-1 演算后，得出完全一致的哈希值，就好像讓兩個(gè)高矮胖瘦截然不同也不是一個(gè)媽生的人擁有了相同的指紋。這種兩個(gè)不同文檔，哈希值卻一致的情況被成為哈希碰撞（Hash Collision）。
箭頭所指的兩行由數(shù)字字母組成的哈希值完全一樣，卻屬于不同的文檔
哈希碰撞本不該發(fā)生，但隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算、破解能力的飛速提升，SHA-1算法的強(qiáng)度已明顯跟不上時(shí)代的發(fā)展，一個(gè)有足夠?qū)嵙Φ墓粽呒茨苤圃斐雠鲎病：冒?，也許這很黑科技，但和我有毛關(guān)系？
哈希算法，數(shù)字身份的安全基礎(chǔ)
對(duì)于SHA-1遭碰撞所帶來(lái)的影響，我們可以先看一個(gè)直觀點(diǎn)的例子。假設(shè)你有一個(gè)小秘密用SHA-1算法加密，再傳給心上人。但一個(gè)別有用心的人通過(guò)碰撞，獲得同樣的哈希值，就能用完全不同的內(nèi)容替換你的原始信息，如下圖所示。
而真正可怕的是，被替換的不僅是我們發(fā)出的信息，還有我們的數(shù)字身份。
在虛擬的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字證書管理機(jī)構(gòu)（CA）通過(guò)基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）簽發(fā)數(shù)字證書賦予在網(wǎng)絡(luò)上活動(dòng)的個(gè)人、企業(yè)、網(wǎng)站以數(shù)字身份。這些數(shù)字證書曾普遍使用SHA-1算法，通過(guò)哈希值確保證書的唯一性及不可篡改性。
但是，如果有人利用碰撞使其手上的證書擁有與上述證書同樣的哈希值，他們即可“以假亂真”——用偽造的個(gè)人數(shù)字證書登陸你的網(wǎng)銀；讓“釣魚”網(wǎng)站利用偽造的SSL數(shù)字證書冒充合法網(wǎng)站，誘騙你登錄到假的京東、假的淘寶、假的××。而我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上簽署合同、郵件、票據(jù)等使用的電子簽名，同樣需要數(shù)字證書加解密，證書被偽造的結(jié)果就可能是別人替我簽名，而后果由我承擔(dān)……
這么說(shuō)，“撞垮”的不僅是SHA-1，還有我們的數(shù)字身份？幸運(yùn)的是，上述只是極低概率事件，我們目前還有理由保持鎮(zhèn)定。
SHA-1遭“碰撞”，你卻無(wú)需驚慌的三個(gè)理由
首先，業(yè)界早在2005年就發(fā)現(xiàn)了SHA-1的脆弱性，并逐步啟動(dòng)了淘汰進(jìn)程。最典型的就是谷歌、火狐、微軟等公司聯(lián)手封殺SHA-1，他們發(fā)布的新版本瀏覽器都將對(duì)安裝了采用SHA-1算法SSL數(shù)字證書的網(wǎng)站進(jìn)行安全警告。SHA-1算法也將被SHA-256和SM3算法替代。
瀏覽器對(duì)SHA-1算法SSL證書網(wǎng)站亮出警告
其次，CA機(jī)構(gòu)已做好準(zhǔn)備。如果CA不再簽發(fā)SHA-1算法的數(shù)字證書，全力支持SHA-256和SM3證書，那SHA-1將迅速被淘汰。例如目前中國(guó)規(guī)模最大的CA機(jī)構(gòu)山東等銳信息科技有限公司就于2015年完成了證書系統(tǒng)改造，并于2016年1月1日全面停止頒發(fā)SHA-1算法SSL證書。目前，CFCA簽發(fā)的各類型SSL證書均為支持所有瀏覽器平臺(tái)的SHA-256證書，其為“安心簽”電子合同平臺(tái)和“云證通”移動(dòng)端電子簽名服務(wù)簽發(fā)的證書也為SHA-256證書，同時(shí)支持SM3算法。
最后，就目前而言，實(shí)現(xiàn)SHA-1碰撞依然很難。谷歌為達(dá)成此次碰撞共執(zhí)行了9,223,372,036,854,775,808次SHA-1計(jì)算，一階段攻擊耗費(fèi)6500年的CPU計(jì)算時(shí)間，二階段攻擊也需要110年的GPU計(jì)算時(shí)間。說(shuō)白了想做到SHA-1碰撞，你得有谷歌那樣強(qiáng)大的運(yùn)算能力外加一筆不菲的花銷，普通黑客根本不具備這些能力，所以短期內(nèi)不用擔(dān)心SHA-1碰撞的大范圍出現(xiàn)。
但人無(wú)遠(yuǎn)慮，必有近憂。有專家預(yù)計(jì)，到2021年，只需4.3萬(wàn)美元就能完成一次SHA-1算法哈希值的碰撞，這是個(gè)人完全可以承受的一筆花銷。而需要我們警惕的是，目前仍有一批企事業(yè)機(jī)構(gòu)基于種種原因，依然在使用SHA-1數(shù)字證書，如果不能在近年完成證書升級(jí)，必然會(huì)給自身和用戶造成安全威脅。
所以，我們對(duì)SHA-1碰撞無(wú)需驚慌，因?yàn)橐呀?jīng)有成熟的解決方案供使用，真正可怕的是對(duì)問(wèn)題的忽視與安全意識(shí)的淡漠。
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