80、ASIC硬件破解器成本分析：SHA - 1案例研究

ASIC硬件破解器成本分析：SHA - 1案例研究

1 攻击复杂度与哈希函数安全性

在密码分析领域，不同的攻击场景有着不同的复杂度。例如针对AES的双团攻击，虽然将暴力破解复杂度从2¹²⁸ 降低到了2¹²⁶.¹，但在实际中，简单的暴力攻击是否更易实现仍有待探讨。

对比针对128位哈希函数的通用64位生日CPC攻击和针对SHA - 1的密码分析CPC攻击（在GPU上约需2⁶³.⁶ 次操作，理论复杂度更低），发现实际中通用攻击成本比特定CPC攻击低5倍以上。像双团攻击或复杂的密码分析等攻击方式，实现难度更大，可能还需要大量内存，这会进一步拉大成本差距。因此，为使密码分析攻击在实际中能与通用算法竞争，至少要有5倍以上的差距。

关于80位抗碰撞哈希函数的安全性，在相关应用中，曾有人提出使用SIMON密码在Davis - Meyer构造中作为安全压缩函数，其抗碰撞性最多可达2⁶⁴ 次计算。尽管SHA - 1因密码分析攻击被认为不安全，但在2011年之前，NIST并不完全否定80位安全。如今，对于已用此级别保护加密的数据，作为遗留特性，在接受一定风险的情况下仍可接受。研究表明，实施针对SHA - 1的通用2⁸⁰ 生日碰撞攻击成本约为6100万美元/月，对于大型政府机构等大预算参与者并非遥不可及，且随着ASIC成本降低，学术/工业实体在不久的将来也可能实现。

在攻击技术的选择上，ASIC适用于实现高复杂度和通用攻击，而GPU则是密码分析和中低成本攻击的有力选择。

2 哈希函数与密码分析

2.1 哈希函数基础

密码哈希函数是对称密钥密码学中广泛使用的基本原语。其主要应用之一是通过为每条消息生成看似随机的数字指