【学习笔记】SSL密码套件之哈希

本篇将介绍TLS/SSL密码套件中常用的哈希算法，包括Poly1305、SHA384、SHA256、SHA、MD5

以上的哈希算法将作为 MAC 使用
- MAC - M essage A uthentication C ode
  - 为批量数据提供了完整性（Integrity）以及真实性（Authentication）
  - 过程：MAC首先需要双方拥有相同的密钥；当蓝色有信息要发送给绿色时，需要将哈希后的信息（摘要）与密钥相结合，然后将信息与摘要（digest）一同发给绿色；绿色收到后，用自己的密钥重新计算该摘要（将自己的密钥与信息相结合），然后验证2个摘要是否相同（一个是收到的摘要，一个是用绿色自己的密钥计算出来的摘要）
  - HMAC - MAC的具体实施（specific implementation）
- 通常得到更大的摘要大小 - 意味着更安全
  - 使哈希碰撞（Collision）更罕见
MD5 - Message Digest algorithm #5
- 128-bit Digest（摘要）
- 1991年由Ron Rivest所创建
  - Ron Rivest还创建了RSA、RC4、MD2、MD4、RC6
- 已经发表了产生碰撞（collision）的实际攻击
  - 自2010年起不再安全（作为直接散列（哈希）算法）
  - 在 HMAC 中使用MD5没有被认为是不安全的
  - 过程：在常规哈希中，我们对一段信息进行哈希，然后得到摘要（因而使用MD5是不安全的）；HMAC多了一层，我们将信息与padding1和密钥相结合，然后计算出3者的结果得到摘要1，然后摘要1与padding2和同样的密钥相结合，得出结果摘要2。右下图灰色框都包含在HMAC中，因而HMAC的结果就是摘要2。
  - 为什么说md5不安全，因为我们能知道信息还有生成的摘要；而在HMAC中，我们不知道密钥是什么，也永远不知道摘要1是什么（隐藏在HMAC进程中），这意味着我们不是直接从信息→摘要，我们从看不到的信息，然后结合看不到的密钥和padding，得到看不见的摘要1，再然后将看不见的摘要1和看不见的padding、密钥结合，得到最终的摘要2；能够拿到信息并得到摘要2的人是那个拥有密钥的。因此，HMAC还是足够安全的
    - 如果可能，还是要避开MD5（使用MAC进行MD5将来会不安全，只是时间问题）
SHA 或SHA1 - Secure Hash Algorithm 1
- 160-bit Digest
- 由NSA（U.S. National Security Agency，美国国家安全局）所创建
- 在理论攻击中发现碰撞（collision）
  - 实际攻击的前兆（理论发现了，实际就不远了）
- 作为直接哈希算法已经不再安全
  - 与HMAC配合使用的时候还是被认为是安全的（和MD5一样）
    - 因为摘要更大，所以避MD5更好，但还是那句话，能避免SHA1就避免
- SHA1已经不再被电子签名（Digital Signatures）所接受
  - RSA签名：哈希内容，然后用RSA私钥进行加密
  - 证书签名中，SHA1自2016年不再被接受
SHA256 和SHA384 （TLS/SSL使用这两者）
- SHA2家族成员：
  - SHA-256产生256位的摘要
  - SHA-512产生512位的摘要
  - SHA-224产生256位的摘要，截断为224位
  - SHA-384产生512位的摘要，截断为384位
- 由NSA（U.S. National Security Agency）所创建
- 两者都被认为是安全的（对于哈希、签名、HMAC）
- 未来某天会被SHA-3家族所取代
  - 通过公共竞赛创建（一般大家优先选择由公共竞赛创建的算法，而不是NSA）
Poly1305
- 命名由来：Polynomial（多项式）MAC使用素数（2^130 - 5）
- 用256位密钥生成128位摘要
- 与SHA2家族比较（SHA384 / SHA256）
  - 优势：Poly1305更快
  - 劣势：Poly1305可支持性较低
  - Poly1305安全性相同
- 主要优点是，Poly1305作为AEAD密码总是和CHACHA20相结合
  - 我们喜欢AEAD（Authentication Encryption with Associated Data）密码，因为它是未来

参考文献

1、网站：Practical Networking.net：Practical TLS