SHA-256和SHA-3有什麼區別？

SHA-256是基於Merkle –Damgård的哈希功能，SHA-3（Keccak）（海綿功能）提供了不同的安全性和性能權衡。儘管SHA-256在普通硬件上更快，但SHA-3的設計可能會提供更好的長期安全性。兩者都廣泛用於加密貨幣。

2025/02/27 19:37

SHA-256和SHA-3有什麼區別？

要點：

• SHA-256的設計與安全： SHA-2家族的一部分SHA-256是基於Merkle –Damgård構造的廣泛使用的加密哈希功能。它的安全依賴於某些數學問題的假定難度。儘管它並沒有被明顯破壞，但正在進行的研究和未來突破的潛力需要考慮替代算法。
• SHA-3的不同方法： SHA-3，也稱為Keccak，代表了與SHA-2相比的根本不同的設計理念。這是一種海綿功能，一種設計，具有針對攻擊的潛在優勢，以利用SHA-2使用的Merkle –Damgård結構中的弱點。這種不同的設計提供了一定程度的未來。
• 性能比較：雖然兩者都是有效的，但根據硬件和實現，SHA-256和SHA-3之間存在細微的性能差異。 SHA-256通常在常見的硬件上具有稍快的處理速度，但是對於大多數應用程序，性能差距通常可以忽略不計。專業硬件可以顯著改變這種平衡。
• 加密應用：兩種算法都在加密貨幣生態系統中的各種加密應用程序中都有廣泛的使用，包括比特幣的區塊鏈（SHA-256）以及其他各種區塊鍊和智能合約平台，這些平台可能會或兩種算法用於不同目的。
• 對攻擊的抵抗： SHA-256和SHA-3都經過了廣泛的審查，被認為對目前已知的攻擊都很強大。但是，不同的建築方法為潛在的未來攻擊提供了不同的途徑，從而直接比較了絕對安全性的困難。

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• SHA-256的設計和安全：

SHA-256是安全哈希算法2家族（SHA-2）的成員，是一個加密哈希函數，可輸入任何長度，並產生256位（32字節）的哈希值。它的廣泛採用源於其認為的安全性和效率。該算法基於Merkle –Damgård構造，這是一種廣泛使用但現在有些爭議的構建哈希功能的方法。該結構涉及迭代處理固定尺寸塊中的輸入數據。使用壓縮函數對每個塊進行處理，該函數將當前的哈希值與塊結合在一起以產生新的哈希值。最終哈希值是此迭代過程的結果。

SHA-256的安全性基於幾個加密問題的計算難度，這主要與碰撞阻力和前圖像抗性有關。碰撞電阻意味著找到產生相同哈希值的兩個不同輸入在計算上是不可行的。圖像前電阻意味著鑑於哈希值，在計算上找到產生它的原始輸入是不可行的。儘管SHA-256迄今已承擔了重大的隱態努力，但在某些情況下，Merkle –Damgård結構本身已被確定為潛在的弱點。利用這種結構中的弱點的攻擊理論上可能會損害SHA-256的安全性，儘管尚未證明這種實際攻擊。對未經證實的對基本數學問題硬度的假設的依賴需要持續的研究和考慮諸如SHA-3之類的替代哈希函數。在比特幣的工作證明機制中使用SHA-256突出了其在確保區塊鏈完整性方面的關鍵作用。找到低於某個目標的哈希值的困難確保了網絡的安全性以及在區塊鏈上記錄的交易的完整性。 SHA-256的強度與比特幣網絡的安全性直接相關，強調了其在加密貨幣景觀中的重要性。它的設計雖然強大，但並不能不受潛在的未來脆弱性的影響，這突顯了對持續研究的需求以及潛在的未來遷移到更先進的算法。加密技術的持續發展需要保持警惕，以評估SHA-256等已建立算法的長期適用性。

• SHA-3的不同方法：

SHA-3（正式稱為Keccak）與SHA-2的設計原則有很大的不同。與SHA-2對Merkle-Damgård結構的依賴不同，SHA-3是海綿功能。海綿功能的運作方式不同；它們吸收塊中的輸入數據，將其與內部狀態位混合，然後根據需要擠出輸出數據。這個“海綿”隱喻反映了該函數在沒有固定輸出大小的情況下吸收和釋放數據的能力。與Merkle –Damgård結構相比，Keccak算法的設計是SHA-3的基礎，該設計強調了更靈活，可能更彈性的結構。這種替代設計理念旨在解決與Merkle –Damgård結構相關的一些理論漏洞，使SHA-3成為長期安全性至關重要的應用程序的有力候選者。 SHA-3中缺乏默克爾–Damgård構造可以消除了潛在的攻擊點，從而防止了利用該結構中弱點的攻擊。儘管沒有對SHA-256進行重大的實際攻擊，但理論上的脆弱性仍然是一個令人擔憂的問題。 SHA-3的設計提供了不同的安全模型，為需要高水平的安全性和長期彈性的應用提供了另一種選擇。 Sponge Construction的靈活性允許變化的輸出長度，使其適應各種加密應用。這種多功能性擴展了其在不同的加密環境中的可用性，從而增強了其整體效用。此外，SHA-3的發展伴隨的開放透明的設計過程促成了其在加密社區中的信譽和廣泛接受。這種透明度促進了對未來攻擊的安全性和韌性的信心。 SHA-256和SHA-3之間的選擇通常取決於特定的應用需求以及績效與感知長期安全性之間的平衡。

• 性能比較：

比較SHA-256和SHA-3的性能涉及考慮各種因素，包括硬件，軟件實現和輸入數據大小。通常，SHA-256通常在常見的硬件上表現出稍快的處理速度。這種性能優勢通常歸因於SHA-256的更簡單的設計及其對通用處理器體系結構的優化。但是，這種性能差異通常是邊際差異，對於許多應用可能並不重要。專門的硬件，例如ASICS（特定於應用程序的集成電路），設計用於加密操作，可以顯著影響性能比較。可以量身定制ASIC，以優化算法的性能，可能會縮小甚至逆轉通用硬件上觀察到的性能差距。 SHA-256和SHA-3的性能特徵也受到輸入數據的大小的影響。對於非常大的輸入，兩種算法的迭代性質都可能導致處理時間的差異，具體取決於每種算法如何有效地處理大數據塊。此外，軟件實施也可以發揮重要作用。有效編寫的代碼可以優化兩種算法的性能，從而減少它們之間的差異。最終，SHA-256和SHA-3之間的最佳選擇通常取決於特定應用程序的要求，考慮到諸如安全需求的關鍵，可用的硬件資源以及可接受的性能開銷水平等因素。安全和速度之間的平衡是為任何給定任務選擇適當的哈希功能的關鍵考慮。在加密貨幣的背景下，區塊鏈安全至關重要，SHA-256和SHA-3之間的邊際性能差異通常是安全考慮的次要的。

• 加密應用：

SHA-256和SHA-3都在加密貨幣生態系統中的各種加密應用中都找到了廣泛的用途。 SHA-256在通過工作證明機制來確保比特幣區塊鏈方面起著至關重要的作用。礦工競爭尋找低於某個目標的哈希值，這是一個計算密集的過程，可確保網絡並驗證交易。其他加密貨幣也依靠其既定的安全性和性能特徵來利用SHA-256。除了工作證明之外，SHA-256還可以在數字簽名方案中找到應用，以確保交易的真實性和完整性。它用於生成哈希值，然後使用加密密鑰簽名，驗證發件人的身份並防止篡改。 SHA-3雖然更新，但也正在加密貨幣空間中獲得吸引力。一些區塊鏈平台和智能合約系統用於各種目的，包括數據完整性檢查和智能合同代碼的安全哈希。 SHA-256和SHA-3之間的選擇通常取決於給定區塊鍊或系統的特定設計和安全要求。有些項目可能會選擇SHA-3的現代設計和對未來攻擊的潛在彈性，而另一些項目可能會堅持經過廣泛測試和熟悉的SHA-256。加密景觀不斷發展，採用不同的哈希功能反映了對加密貨幣世界內的安全性和效率的持續追求。在不同項目中，SHA-256和SHA-3都使用SHA-256和SHA-3強調了加密方法的多樣性以及加密貨幣生態系統中安全實踐的持續發展。選擇特定的哈希功能通常涉及既定的安全性，績效和未來的考慮因素之間的權衡。

• 抵抗攻擊：

SHA-256和SHA-3都進行了廣泛的隱式分析，並被認為對目前已知的攻擊都有堅固的態度。但是，不同的建築方法使他們的絕對安全性很困難。 SHA-256基於Merkle –Damgård建築，經過了相當大的審查，儘管沒有實際攻擊破壞了其安全性，但與建築本身有關的理論脆弱性存在。這些理論上的脆弱性並不一定意味著立即的實際風險，但它們強調了將來利用這些弱點的未來攻擊的潛力。 SHA-3憑藉其海綿功能體系結構提供了不同的安全模型。它的設計旨在減輕與Merkle –Damgård結構相關的一些理論問題，從而使其對某些類型的攻擊有可能更具彈性。默克爾–Damgård結構的缺失是一個關鍵的區別，有可能為針對特定結構的攻擊提供更強大的防禦。但是，這不能保證完全免於所有可能的攻擊。兩種算法繼續進行持續的研究和分析，密碼界不斷尋找潛在的弱點。持續的審查反映了在評估加密原語的長期安全性方面保持高度警惕的重要性。兩種算法對已知攻擊的彈性都提供了對其安全性的信心，但是加密分析的不斷發展的性質需要進行持續的研究和評估，以確保它們繼續適合在高安全性應用中使用，例如在加密貨幣生態系統中發現的。 SHA-256和SHA-3之間的選擇通常取決於項目的風險承受能力及其對每種算法的長期安全含義的評估。

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常見問題解答：

問：SHA-3是SHA-256的替代品嗎？

答：不一定。 SHA-3在長期安全方面提供了不同的建築方法和潛在的優勢，但SHA-256仍然廣泛使用和信任。它們之間的選擇通常取決於特定的應用需求和風險承受能力。由於已建立的往績和優化的實現，許多系統可能會繼續使用SHA-256。 SHA-3為新項目或尋求可能更適合未來的解決方案的人提供了替代方案。

問：哪種算法更安全，SHA-256或SHA-3？

答：沒有明確的答案。兩者都被認為是針對當前已知攻擊的安全性。但是，SHA-3的不同設計可能會為某些類別的攻擊提供優勢，這些攻擊可能會利用SHA-256使用的Merkle-Damgård構造中的弱點。兩者的長期安全仍然是正在進行的研究的主題。

問：在加密貨幣應用中，SHA-256和SHA-3之間的實際性能差異是什麼？

答：在許多實際實施中，對於大多數加密貨幣應用程序，性能差異可以忽略不計。 SHA-256通常在普通硬件上的速度略有優勢，但是與區塊鏈操作的整體計算需求相比，這種差異通常很小。專業硬件可以顯著改變此平衡。

問：SHA-3可以用於提高使用SHA-256的現有類似比特幣的系統的安全性嗎？

答：在像比特幣這樣的已建立系統中切換哈希函數將是一項艱鉅的任務，需要廣泛的共識和可能的硬叉。這種更改的後果將是顯著的，需要廣泛的測試和驗證，以確保網絡的完整性和安全性。雖然從理論上講是可能的，但在不久的將來是極不可能的。

問：除了加密貨幣中使用的SHA-256和SHA-3外，還有其他哈希功能嗎？

答：是的，取決於系統的特定需求，在加密貨幣空間內使用了其他各種哈希功能和加密原語。算法的選擇通常取決於諸如安全要求，性能特徵和現有基礎架構等因素。