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九兆次演算實現(xiàn)碰撞！Google攻破了最重要的加密技術(shù)
Google 的研究人員剛剛創(chuàng)造了計算機加密學在 2017 年的第一個里程碑：他們攻破了 SHA-1 安全加密算法。
實驗的關(guān)鍵研究者是來自荷蘭 CWI 研究機構(gòu)的馬克·斯蒂文斯 (Marc Stevens)，他在哈希算法方面發(fā)布過大量優(yōu)秀的研究成果。從 2013 年開始在學界展現(xiàn)出攻克 SHA-1 算法的決心，之后陸續(xù)發(fā)布了一系列新成果和改進方法。通過和 Google 進行合作，他獲得了實現(xiàn)本次攻破的關(guān)鍵資源：強大的計算能力。
這件事相當重要，令人激動。原因還要從 SHA-1 到底是個什么東西說起。
SHA-1 是什么？SHA-1（全稱 Secure Hash Algorithm-1）是一種安全加密算法，最主要的用途是數(shù)字簽名。
舉個例子：你肯定在電腦上下載過軟件吧？是否記得，文件的上傳者曾提醒過你，在下載后要校驗文件？有沒有見過類似下圖中的文字？
這是因為，使用 SHA-1、MD5 這樣的哈希算法，對文本文檔、表格、音樂mp3、PDF、可執(zhí)行文件或其他任何文件等進行計算，都會得出像上圖中這樣的字段（哈希值）。在過去只要文件不同，對應(yīng)的哈希值都絕對不一樣，就像是給每個文件都加上了數(shù)字的簽名。
而 SHA-1 哈希值應(yīng)該是 40 個英/數(shù)字：比如上面這張圖片對應(yīng)的 SHA-1 值是：
1E2FF30C5FD327C438F76C3ACBE97AAFB9AEDF7E
對于下載者來說，原文件的哈希值很重要：當你下載了一個軟件，用文件校驗工具查看它的 SHA-1/MD5 值，如果和原文件的不一樣，你就得小心了，因為文件顯然被修改過了，而里面可能包含了病毒或其他惡意代碼。
文件哈希值校驗實例
SHA-1 和 MD5 是世界上最為常用的文件校驗加密算法，過去一直被認為是比較安全和可靠的算法——直到今天。
Google 和 CWI 一起研究出了一種方法，能夠讓兩個不同的文件采用 SHA-1 演算之后，呈現(xiàn)出完全一致的哈希值。
怎樣攻破的？
這次攻破被命名為 SHAttered attack。研究者提供了兩張內(nèi)容截然不同，在顏色上存在明顯差異，但 SHA-1 哈希值卻完全相同的 PDF 文件作為證明：
在博客中，研究者寫道：
哈希碰撞（hash collision，即兩個不同文件哈希值一致，也有譯作哈希沖突）本來不應(yīng)該發(fā)生。但實際上，當哈希算法存在漏洞時，一個有足夠?qū)嵙?/strong>的攻擊者能夠制造出碰撞。進而，攻擊者可以用去攻擊那些依靠哈希值來校驗文件的系統(tǒng)，植入錯誤的文件造成惡果。舉個例子，兩份條款完全不同的保單。
本次 Google 對其進行攻破花費了巨量的算力：總計9,223,372,036,854,775,808——超過 9 兆（億億）次演算。
破解分為兩個階段，分別需要一個 CPU 進行 6500 年，和一個 GPU 進行 110 年的計算才可以完成。這是因為研究者采用了自行研發(fā)的 Shattered 破解方法，其效率遠勝于使用暴力破解。而且 Google 云平臺提供的大規(guī)模計算技術(shù)，顯著減輕了負擔。
這也是為什么必須“有足夠?qū)嵙Φ墓粽?rdquo;才能攻破……
需要恐慌嗎……
2012 年安全技術(shù)專家布魯斯·施奈爾曾經(jīng)估計，完成一次 SHA-1 碰撞在 2012 年需要耗費 277 萬美元，到 2015 年則降到 70 萬美元，2021 年只需要 4.3 萬美元。他還暗示，到 2018 年就會有犯罪集團具備偽造 SHA-1 簽名證書的能力。
但至少目前，人們并不需要恐慌。首先就事件本身而言，普通網(wǎng)友不需要擔心有人會用它做壞事，因為 Google 漏洞披露政策規(guī)定，本次 SHAttered attack 的研究者需要等待 90 天才能發(fā)布原始代碼。就算掌握了代碼，至少也得有 Google 這種水平的大規(guī)模計算能力……
另外，研究者上線了一個網(wǎng)站shattered.io，網(wǎng)友可以上去了解更多技術(shù)細節(jié)，還可以上傳自己的文件，測試自己的文件是否安全。
作為一種老舊的哈希算法，SHA-1 正在被其后來者，比如 SHA-2 和 SHA-3 新算法以及它們的各種變體所取代。三大瀏覽器 Chrome、微軟 Edge/IE 和火狐瀏覽器都決定棄用 SHA-1。
Google 早在 2014 年就未雨綢繆，宣布了逐漸放棄 SHA-1 的決定。去年開始，Google 的 Chrome 瀏覽器已經(jīng)不再支持 SHA-1 證書，會將其標記為不安全。當證書過期之后，瀏覽器將無法訪問這些網(wǎng)站。Google 方面也推薦 IT 人士采用 SHA-256 等更安全的算法。所以今天的實驗結(jié)果宣布，也算是給 SHA-1 補上遲來的一刀了……
微軟 Edge 瀏覽器團隊此前在其博客中表示，將于 2017 年中開始棄用 SHA-1。但據(jù)《福布斯》網(wǎng)絡(luò)版報道，另一位安全專家凱文·貝爾蒙特則在 Twitter 上指出，棄用 SHA-1 的 Windows 安全更新本應(yīng)該在 2 月早些時候推送，但仍處于延期發(fā)布的狀態(tài)。
去年 10 月，火狐瀏覽器的開發(fā)商 Mozilla 也宣布了同樣的決定。
最后再送上：一張圖看懂 SHAttered attack（Google 官方制作）
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