Wiki Комиссаренко

SHA-256

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) — криптографическая хэш-функция, входящая в семейство SHA-2. Преобразует входные данные произвольной длины в фиксированный 256-битный хэш. Широко используется в технологиях Интернета: цифровые подписи, блокчейн (Биткойн), TLS-сертификаты.

Принцип работы

Алгоритм выполняет следующие шаги:

1. Добавление бита «1» к сообщению.
2. Добавление нулей до длины, кратной 512 битам.
3. Добавление 64-битного представления исходной длины.
4. Разбиение на 512-битные блоки.
5. Итеративная обработка каждого блока с использованием нелинейных функций и констант.

Математически, каждый блок обрабатывается по формуле: $H_{i} = H_{i-1} + \Sigma_{0}(a) + Maj(a,b,c) + \Sigma_{1}(e) + Ch(e,f,g) + K_{t} + W_{t}$ где $H_{i}$ — текущее состояние хэша, $K_{t}$ — константы, $W_{t}$ — расширенное сообщение.

Пример хэширования

Хэш-значение для пустой строки:

SHA-256("") = 
e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b855

Реализация на Python

<syntaxhighlight lang="python"> import hashlib

def sha256_hash(data: str) -> str:

   """Возвращает SHA-256 хэш строки в шестнадцатеричном формате."""
   return hashlib.sha256(data.encode()).hexdigest()

1. Пример использования

if __name__ == "__main__":

   message = "Сети и телекоммуникации"
   print(f"Хэш сообщения '{message}':")
   print(sha256_hash(message))

</syntaxhighlight>

Аналоги и безопасность

SHA-256 считается устойчивой к коллизиям. Для более высоких требований безопасности рекомендуется SHA-3. Процесс хэширования можно схематично представить как **сжатие** входных данных произвольной длины в фиксированный 256-битный «отпечаток»:

$H: \{0,1\}^* \to \{0,1\}^{256}$

где $\{0,1\}^*$ — множество всех битовых строк, а $\{0,1\}^{256}$ — множество 256-битных хэшей.

Количество возможных уникальных хэшей равно: $N = 2^{256} \approx 1.16 \times 10^{77}$

При этом каждый бит хэша зависит от каждого бита входных данных, что обеспечивает свойство лавинного эффекта.

Примечания

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Статья
• Алгоритм используется в HTTPS для обеспечения целостности данных.