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Hash 算法 SHA-1、SHA-256、SHA-384、SHA-512 对比

backend 2025/9/3 8:13:46

JavaScript 实现

在线 JavaScript Hash 工具：
https://nanojs.net/tool/hash/sha-256
（通过 Web Crypto API 在浏览器端实现 hash 算法，无后台，隐私安全）

JavaScript Web Crypto API 实现 Hash

// 转为 16 进制
const bufferToHex = (buffer) => {const byteArray = new Uint8Array(buffer);return Array.from(byteArray).map(byte => byte.toString(16).padStart(2, '0')).join('');
};const textInput = "hello";
const encoder = new TextEncoder();
const data = encoder.encode(textInput);const hashAlgorithm = "SHA-256"; // 还支持 SHA-1 SHA-384 SHA-512
const hashBuffer = crypto.subtle.digest(hashAlgorithm, data);
const hashHex = bufferToHex(hashBuffer);

特性对比

特性	SHA-1	SHA-256	SHA-384	SHA-512
输出长度	160 位 (20 字节)	256 位 (32 字节)	384 位 (48 字节)	512 位 (64 字节)
输入分块大小	512 位	512 位	1024 位	1024 位
迭代轮数	80	64	80	80
内部状态	5 × 32 位字	8 × 32 位字	8 × 64 位字	8 × 64 位字
安全性	已被攻破（可生成碰撞）	安全（暂无实际碰撞）	非常安全（基于 SHA-512 截断）	非常安全（无已知弱点）
性能表现	速度快，安全性差	安全性与性能平衡良好	在 64 位系统上效率高	在 64 位系统上效率高
常见用途	旧系统、非安全校验	TLS、区块链、文件校验	高安全签名、HMAC	高安全需求、长摘要、HMAC
当前状态	已弃用	推荐使用	推荐高安全场景使用	推荐高安全场景使用

安全性 (最重要的区别)

SHA-1 (不安全) :
- 已于 2005年 被密码学家从理论上证明其抗碰撞性不足。
- 2017年，谷歌成功实施了 SHAttered 攻击，公开演示了制造两个具有相同 SHA-1 哈希值的不同 PDF 文件，正式宣告其被实际攻破。
- 结论：绝对不能再用于任何安全相关的用途，如数字证书、密码散列或完整性验证。
SHA-256 / SHA-384 / SHA-512 (安全) :
- 同属于 SHA-2 家族，目前尚未有任何成功的攻击方法能威胁到其核心安全性。
- 它们的抗碰撞性基于其输出长度（256位、384位、512位），在可预见的未来（即使量子计算机出现）都是安全的。
- SHA-256 是目前行业内的黄金标准和最广泛采用的算法。
- SHA-384 和 SHA-512 提供更高的安全边际，适用于对安全寿命要求极高的场景。

输出长度与抗碰撞性

输出长度直接决定了哈希空间的“大小”，是抗碰撞性的基础。
生日攻击 理论指出，找到碰撞大约需要尝试 2^(n/2) 次，其中 n 是输出位数。
- SHA-1 (n=160) : 理论上需要 ~2⁸⁰ 次尝试，但已被更高效的方法攻破。
- SHA-256 (n=256) : 需要 ~2¹²⁸ 次尝试，在计算上不可行。
- SHA-384 (n=384) : 需要 ~2¹⁹² 次尝试，极其安全。
- SHA-512 (n=512) : 需要 ~2²⁵⁶ 次尝试，目前最顶级的安全性。

性能考虑

SHA-1 因其设计简单，计算速度最快，但因其不安全，速度优势已无意义。
SHA-256 在 32 位和 64 位系统上都有良好的性能表现，是安全与效率的完美平衡。
SHA-384 和 SHA-512 内部使用 64 位字进行计算。
- 在 64 位 CPU 上，SHA-512 的速度通常比 SHA-256 更快，因为它能更高效地处理更大的数据块。
- 在 32 位 CPU 上，它们通常会慢一些。

兼容性与应用

SHA-1: 仅存在于旧系统、旧协议中（如旧版 Git），用于向后兼容。所有现代安全标准已强制要求弃用。
SHA-256: 无处不在。是大多数应用的首选：
- 比特币 和许多其他加密货币的挖矿和交易验证。
- TLS/SSL 证书 的标准算法。
- 软件更新包的完整性校验。
- 密码散列（通常与盐值 Salt 结合使用）。
SHA-384 / SHA-512: 用于需要更高安全级别的特定场景：
- 某些政府机构和军事应用的标准要求。
- 保护极其敏感或需要长期（数十年）安全的数据。

如何选择？—— 实践指南

对于所有新项目和安全应用：
- 首选 SHA-256。它提供了最佳的安全性和广泛支持的平衡，是事实上的标准。
对于有更高安全要求或遵循特定标准的情况：
- 选择 SHA-384 或 SHA-512。例如，SHA-384 是 FIPS 180-4 标准中推荐用于保护 128 位安全级别的算法。
绝对禁止：
- 永远不要 在新的项目中使用 SHA-1 用于安全目的。如果遇到旧系统在使用，应制定计划立即迁移到 SHA-2 家族。
性能考量：
- 如果在 64 位服务器上进行大量哈希计算，测试一下 SHA-512，它可能比 SHA-256 更快。

示例

对字符串 "hello" 进行哈希计算的结果：

算法	哈希值 (十六进制)
SHA-1	`aaf4c61ddcc5e8a2dabede0f3b482cd9aea9434d`
SHA-256	`2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824`
SHA-384	`59e1748777448c69de6b800d7a33bbfb9ff1b463e44354c3553bcdb9c666fa90125a3c79f90397bdf5f6a13de828684f`
SHA-512	`9b71d224bd62f3785d96d46ad3ea3d73319bfbc2890caadae2dff72519673ca72323c3d99ba5c11d7c7acc6e14b8c5da0c4663475c2e5c3adef46f73bcdec043`