下一代安全工具：SHA-3

美国国家标准与技术研究（NIST）所在今年8月公布了安全哈希算法3（Secure Hash Algorithm-3，SHA-3），并称其为保护电子信息完整性的下一代安全工具。

那么，它会是吗？

探讨对SHA-3的需求

加密哈希函数广为用于安全的许多方面，比如数字签名、数据完整性检查，不过与其他加密算法的作用是有区别的。它们把电子文件、消息或数据块生成简短的数字指纹，这称为消息摘要或哈希值。散列法通过哈希函数中的运算实现，使用非常多的密钥和块，能够有效地改变每个块的密钥，可抵抗密钥相关的攻击。

加密使用的通用运算往往有不同的设计目的。例如，对称密钥分组运算AES可以用于生成哈希值，不过其密钥和块的大小使其重要却低效。

安全加密哈希函数的关键属性包括：

· 输出长度小于输入长度
· 对于任何输入都快速和高效的计算
· 任何输入改变都会影响大量的输出位
· 单向值：输入不由输出决定
· 强抗冲突性：两个不同的输入不能产生相同的输出

2012年，NIST宣布Keccak是加密哈希算法竞赛之冠，其选择了一种下一代密码安全哈希算法，该竞赛于2007开始，共收到了64个提交。彼时极为流行的AES算法被选用于类似的过程，以确保对每个提交进行彻底且透明的分析。新标准SHA-3（Permutation-Based哈希和Extendable-Output函数）可从NIST网站上下载，与2014年5月公布征求意见的试行版本没有明显区别。

NIST表示虽然SHA-2仍旧是安全的，适合大众使用的，但有了SHA-3作补充，可满足更多多样性需求。MD5和SHA-1曾广泛使用哈希算法，不过现在已辉煌不再，为SHA-2所取代。例如，微软在2005宣布禁止开发人员使用DES、MD4、MD5，某些情况下会禁用任何SHA-1加密算法。尽管并没有关于SHA-2攻击的报道，然与SHA-1类似，总有SHA-3的用武之地，它与SHA-2设计非常不同。如果SHA-2一经攻击，行业还可以有可更换的方案。

SHA-3带来了什么

SHA-3系列由四个加密哈希函数（SHA3-224、SHA3-256、SHA3-384以及SHA3-512），两个可扩展输出函数（SHAKE128和SHAKE256）组成。

可扩展输出函数不同于哈希函数，因为其可以扩展至任意需要的长度，这对于全域散列、随机散列、流加密以及生成消息身份验证代码是非常理想的。在硬件部署中，Keccak明显快于其他参与者，一些SHA-3函数可以不需要更多额外的电路部署在芯片上。

为SHA-3做准备

实际上，广泛采用SHA-3可能还需要五年时间。大多数企业正在从SHA-1过渡至SHA-2。

使用SSL连接的遗留系统，包括软件和硬件（如游戏机、手机和嵌入式设备），这些依靠硬编码的证书都需要迁移到SHA-2证书上去。如果软件不支持SHA-2加密，也要对软件进行更新升级。

寻求将SHA-3添加至其硬件或软件产品兼容功能的早期采用者们可以使用Synopsys的DesignWare SHA-3 Look Aside Core或PMSF IT Consulting's SHA3库。Keccak代码包的最新版本符合SHA-3标准，可大量独立实施。

最后，为了与最新的SHA部署和加密最佳实践保持同步，也需遵循NIST等标准机构发布的公告和建议。