MD5 vs SHA-1 vs SHA-256

Сравнение хеш-функций

Хеш-функции — основа современной криптографии. От них зависит безопасность паролей, цифровых подписей, SSL-сертификатов, блокчейнов. MD5, SHA-1, SHA-256 — три самых известных алгоритма. Два из них уже сломаны и не должны использоваться для безопасности. Разберём что куда подходит.

Пример хешей строки "hello"

MD5:    5d41402abc4b2a76b9719d911017c592
        (32 символа)

SHA-1:  aaf4c61ddcc5e8a2dabede0f3b482cd9aea9434d
        (40 символов)

SHA-256: 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824
        (64 символа)

История взломов

MD5 — взлом 2004

В августе 2004 китайские исследователи Wang, Yin, Yu опубликовали алгоритм поиска коллизий MD5 за 1 час на стандартном компьютере. К 2008 атака была оптимизирована — коллизии находятся за 1 секунду. Реальная атака: создание двух X.509 сертификатов с одинаковым MD5 — атакующий получает легитимный сертификат для своего фейкового сайта.

В 2012 червь Flame (атрибутирован к спецслужбам) использовал коллизию MD5 для подделки Microsoft Windows Update подписи — массовое заражение в Иране. После этого Microsoft удалил MD5 из всех систем безопасности.

SHA-1 — взлом 2017 (SHAttered)

Google + CWI Amsterdam опубликовали SHAttered (shattered.io) — первая практическая коллизия SHA-1. Создали два разных PDF с одинаковым SHA-1 хешем. Стоимость атаки: 6500 GPU-лет ≈ $110 000. Звучит дорого, но для государственных актёров — копейки.

В 2020 атака улучшена: SHA-1 коллизия за $45k. Сегодня (2024) — за несколько $10k. Все основные платформы отказались от SHA-1: Chrome (2017), Firefox (2017), git (постепенно), GitHub (для commits — поддерживает но рекомендует переход).

SHA-256 — будущее

Теоретическая атака на SHA-256 потребует ~2^128 операций. Это больше суммарной энергии всех звёзд Млечного Пути за миллиард лет. С квантовыми компьютерами (алгоритм Гровера) — 2^128 уменьшается до 2^64, что всё ещё безопасно (десятилетия). Если квантовые компьютеры станут практическими — рекомендуется переход на SHA-3 или Argon2.

Federal agencies should stop using SHA-1 for digital signatures, digital time stamping, and other applications that require collision resistance as soon as practical. Use SHA-256 (or any of the SHA-2 family) instead.— National Institute of Standards and Technology (NIST), 2011

Где использовать что

MD5 — допустимо в 2024

• HTTP Etag. Хеш ответа для кэширования. Безопасность не критична.
• Cache key. Хеш объекта для ключа в Redis. Скорость важнее.
• Deduplication. Проверка идентичности файлов в backup-системах.
• Checksum при передаче. Проверка что файл не повреждён при копировании (НЕ при downloading с публичного сервера).
• Хеширование cache-busting URL. /style.css?v=md5(file_contents).

SHA-1 — legacy, не для нового кода

• Git commits. Исторически используется. Git поддерживает, но рекомендует переход.
• HMAC-SHA-1 в OAuth 1.0a. Для совместимости со старыми API. Для нового OAuth — используйте OAuth 2.0 с HS256.
• UUID v5. Если нужны namespace-based UUID (но лучше использовать v4 или v7).

SHA-256 — стандарт

• SSL/TLS-сертификаты. Все современные CA выпускают только SHA-256.
• JWT (HS256, RS256, ES256). Подпись токенов авторизации.
• Bitcoin / blockchain. Двойной SHA-256 для proof-of-work.
• File integrity критичных систем. Linux ISO, обновления ПО, security patches.
• Цифровые подписи. Документы, сертификаты, контракты.
• HMAC-SHA-256. API authentication, webhook verification (Stripe, GitHub).

Пароли — отдельная категория

Для хеширования паролей НЕ используйте ни MD5, ни SHA-1, ни SHA-256 напрямую. Все они слишком быстрые — современный GPU вычисляет миллиарды хешей в секунду.

• Argon2id (Argon2) — современный стандарт, рекомендуется для новых проектов.
• bcrypt — старый, но проверенный временем. Совместимость с большинством библиотек.
• scrypt — компромисс между bcrypt и argon2.
• PBKDF2 — стандарт NIST. Используется в WPA2, BitLocker. Минимум 100k итераций.

Генерация в коде

Node.js

import crypto from 'crypto';

const data = 'hello';

// MD5 — для checksum
const md5 = crypto.createHash('md5').update(data).digest('hex');
// 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592

// SHA-1 — для git compatibility
const sha1 = crypto.createHash('sha1').update(data).digest('hex');
// aaf4c61ddcc5e8a2dabede0f3b482cd9aea9434d

// SHA-256 — для security (РЕКОМЕНДУЕМ)
const sha256 = crypto.createHash('sha256').update(data).digest('hex');
// 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824

// HMAC-SHA-256 для подписи
const hmac = crypto.createHmac('sha256', 'secret').update(data).digest('hex');

Python

import hashlib
import hmac

data = b'hello'

# Простые хеши
md5 = hashlib.md5(data).hexdigest()
sha1 = hashlib.sha1(data).hexdigest()
sha256 = hashlib.sha256(data).hexdigest()

# HMAC
key = b'secret'
hmac_sha256 = hmac.new(key, data, hashlib.sha256).hexdigest()

Bash

# Хеш файла
md5sum file.txt        # 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592
sha1sum file.txt       # aaf4c61ddcc5e8a2dabede0f3b482cd9aea9434d
sha256sum file.txt     # 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824

# Хеш строки
echo -n "hello" | md5sum
echo -n "hello" | sha256sum

# Проверка контрольной суммы
sha256sum -c file.txt.sha256