SHA家族

安全散列算法（英语：Secure Hash Algorithm，缩写为SHA）是一个密码散列函数家族，是FIPS所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。且若输入的消息不同，它们对应到不同字符串的几率很高。

SHA家族的算法，由美国国家安全局（NSA）所设计，并由美国国家标准与技术研究院（NIST）发布，是美国的政府标准，其分别是：

SHA-1：1995年发布，SHA-1在许多安全协议中广为使用，包括TLS、GnuPG、SSH、S/MIME和IPsec，是MD5的后继者。但SHA-1的安全性在2010年以后已经不被大多数的加密场景所接受。2017年荷兰密码学研究小组CWI和Google正式宣布攻破了SHA-1^[1]。

SHA-2：2001年发布，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。SHA-2目前没有出现明显的弱点。虽然至今尚未出现对SHA-2有效的攻击，但它的算法跟SHA-1基本上仍然相似。

SHA-3：2015年正式发布，由于对MD5出现成功的破解，以及对SHA-0和SHA-1出现理论上破解的方法，NIST感觉需要一个与之前算法不同的，可替换的加密散列算法，也就是现在的SHA-3。

SHA函数对比

下表中的中继散列值（internal state）表示对每个资料区块压缩散列过后的中继值（internal hash sum）。

SHA函数对比
算法和变体		输出散列值长度（bits）	中继散列值长度（bits）	资料区块长度（bits）	最大输入消息长度（bits）	循环次数	使用到的运算符	碰撞攻击（bits）	性能示例^[3] (MiB/s)
MD5（作为参考）		128	128 (4 × 32)	512	无限^[4]	64	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	≤18 （发现碰撞）	335
SHA-0		160	160 (5 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<34 （发现碰撞）	-
SHA-1		160	160 (5 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or	<63^[5] （发现碰撞^[6]）	192
SHA-2	SHA-224 SHA-256	224 256	256 (8 × 32)	512	2⁶⁴ − 1	64	And, Xor, Rot, Add (mod 2³²), Or, Shr	112 128	139
SHA-2	SHA-384 SHA-512 SHA-512/224 SHA-512/256	384 512 224 256	512 (8 × 64)	1024	2¹²⁸ − 1	80	And, Xor, Rot, Add (mod 2⁶⁴), Or, Shr	192 256 112 128	154
SHA-3	SHA3-224 SHA3-256 SHA3-384 SHA3-512	224 256 384 512	1600 (5 × 5 × 64)	1152 1088 832 576	无限^[7]	24^[8]	And, Xor, Rot, Not	112 128 192 256	-
SHA-3	SHAKE128 SHAKE256	d (arbitrary) d (arbitrary)	1600 (5 × 5 × 64)	1344 1088	无限^[7]	24^[8]	And, Xor, Rot, Not	min(d/2, 128) min(d/2, 256)	-

SHA_d函数是一个简单的相同SHA函数的重述：

SHA_d-256(m)=SHA-256(SHA-256(m))。它会克服有关延伸长度攻击的问题。

^ SHAttered. shattered.it. [2017-02-24]. （原始内容存档于2017-02-23）（英语）.
^ Crypto++ 5.6.0 Benchmarks. [2013-06-13]. （原始内容存档于2016-10-14）.
^ Found on an AMD Opteron 8354 2.2 GHz processor running 64-bit Linux^[2]
^ The MD5 Message-Digest Algorithm. [2016-04-18]. （原始内容存档于2017-04-26）.
^ The SHAppening: freestart collisions for SHA-1. [2015-11-05]. （原始内容存档于2017-04-19）.
^ Announcing the first SHA1 collision. 2017-02-23 [2017-02-23]. （原始内容存档于2017-04-24）.
^ The Sponge Functions Corner. [2016-01-27]. （原始内容存档于2012-09-04）.
^ The Keccak sponge function family. [2016-01-27]. （原始内容存档于2016-08-06）.

Eli Biham, Rafi Chen, Near-Collisions of SHA-0, Cryptology ePrint Archive, Report 2004/146, 2004 (to appear CRYPTO 2004) [1]（页面存档备份，存于互联网档案馆）
Florent Chabaud, Antoine Joux: Differential Collisions in SHA-0. CRYPTO 1998. pp. 56–71.
Henri Gilbert, Helena Handschuh: Security Analysis of SHA-256 and Sisters. Selected Areas in Cryptography 2003: pp. 175–193.