SHA-2とは？ わかりやすく解説

SHA-2（シャーツー^[3]）は、Secure Hash Algorithmシリーズの暗号学的ハッシュ関数で、SHA-1の改良版である。アメリカ国家安全保障局によって設計され、2001年にアメリカ国立標準技術研究所によって連邦情報処理標準 PUB 180-4として標準化された。

概要

SHA-2には、前身のSHA-1から多くの改良が加えられている。それ以前のハッシュ関数は、ハッシュ長が固定で、強度もそれによって決まっていた。しかし、SHA-2はSHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256の6つのバリエーションを持ち、ハッシュ長は224、256、384、512ビットのいずれかである。

SHA-256とSHA-512は、それぞれ32ビット、64ビットのワード長から計算されるハッシュ関数である。シフト量と追加定数が異なるが、構造自体は本質的に同一であり、ラウンド数のみが異なる。SHA-224とSHA-384は、それぞれSHA-256とSHA-512を単純に切り詰めたバージョンであり、初期値のみが異なる。SHA-512/224とSHA-512/256は、SHA-256ではなくSHA-512を切り詰めたバージョンである。SHA-2シリーズは US 6829355  によってカバーされているが、アメリカ合衆国は、この特許をロイヤリティフリーで開放している^[4]。

2004年にMD5とSHA-0の強衝突耐性が突破され^[5]、翌2005年にはSHA-1の突破方法が発表された^[6]。以降も攻撃法の研究が進む、といった事態が起きたため、急遽NIST主導で新たな構造を持つアルゴリズムのSHA-3の公募が2007年から5年かけて進められた^[7][8]。公募後、3年の検証を経て、2015年8月にSHA-2の次のスタンダードとしてSHA-3が制定された^[9]。SHA-2にはSHA-1と類似する点もあるものの、後述するように当時憂慮されたような事態にはなっていない（2015年6月現在）。

2014年1月現在、SHA-1に有効な攻撃をSHA-2に拡張することは達成されていない。原像攻撃ではSHA-256にて52ラウンドまで、SHA-512にて57ラウンドまで、衝突攻撃ではSHA-256の46ラウンドまでが最良の攻撃法である^[1][2]。

SHA-2は、日本のCRYPTRECおよびヨーロッパのNESSIEにおいて、推奨暗号として採用されている。 ^[10]

ハッシュ関数の標準化