NSA疑云 SHA-2和比特币

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2013年9月10日，美国约翰霍普金斯大学知名密码专家Matthew Green收到一份来自NSA的信件，要求他删除掉关于和NSA加密算法破解有关的博客内容。由于比特币的POW机制所采用SHA-2家族中的SHA-256算法就是NSA所开发，一时间关于比特币安全性的讨论喧嚣尘上。

不了解情况的小伙伴们可以参考比特币安全基础毁灭？ SHA-2惊现重大安全疑团一文。

很多人认为NSA在设计SHA-2系列算法的时候会在该算法中留下后门，以便于自己掌控和监视信息。在棱镜事件爆发后，NSA的行径被暴露到阳光之下，人们对NSA的恐惧感达到了前所未有的高度。发生在密码专家Matthew上的事情，更加让观众们猜测重重。由于SHA-2算法在比特币系统中占重要地位，玩比特币的小伙伴们也忍不住开始怀疑了。

那么SHA-2算法家族有没有所谓的后门呢？ 若SHA-2 算法系列被破解，会对比特币系统造成什么影响呢？下面，编者来带着小伙伴们一一分析一下。

SHA-2家族SHA-2 安全散列算法 是HASH算法的一种。SHA-2 算法家族中包括有 SHA-128、SHA-256、SHA-512、SHA-1024等多个算法，比特币系统中采用的就是SHA-256算法。

SHA-2 经常被用于数字签名中，用来保证信息的一致性和完整性。一段数字信息经过SHA-2函数的计算后会变成一段很短的加密信息，若这段初始文字有任何的修改，则SHA-2的计算结果也会不同。举个例子，软件提供商都会给自己的软件附加一个SHA-2系列的数字签名，如果软件有被篡改那么，使用者给软件重新签名后的结果会与提供商的初始签名不符。这样软件提供商就保证了软件的安全性。

下面编者提供一个SHA-256算法签名的演示程序，读者可以输入任何的信息并进行签名，然后对初始信息稍作修改并再次验证一下签名是否一致。

SHA256计算过程演示
要签名的内容

SHA-256 hash值

NSA与SHA-2

那么NSA和SHA-2系列算法有什么关系呢？ 其实，SHA-1（SHA-2的上一个版本）和SHA-2都是由美國國家安全局(NSA)所设计开发的。2012年10月2，美国国家标准技术研究院开发了SHA-3系列。

2005年二月，有团队找到了 SHA-1 系列算法被碰撞的数学模型。那时便引起了人们对SHA-2这个升级版系列算法的怀疑，但直到现在也没有发现SHA-2系列的有效碰撞算法。

破解还是碰撞其实很多新闻记者并不知道SHA-2和散列算法的实际作用。他们想当然的把SHA-2作为一种信息加密的手段，并且认为经过SHA-2加密的信息还可以被解密。其实，懂行的人都知道，SHA-2系列算法作为一种信息摘要算法根本不可能被逆向破解，也就是说，没有人能够把被SHA-2计算后的签名信息还原成未被加密的初始信息。所谓的破解也就无所谈起了。

那什么是碰撞呢？所谓碰撞就是用数学算法构造出与SHA-2函数进行签名结果一致的信息，被构造的信息和初始信息是不可能相同的。构造签名一致信息的方法非常的复杂且需要进行大量的计算， 一般人是不可能完成的。MD5和SHA-1都曾经作为数字签名的方法，但是由于找到签名碰撞方法而慢慢被人们所放弃。SHA-2家族的算法直到现在还没有被找到碰撞方法，换句话说SHA-2家族还是安全的。

关于SHA-2家族的后门问题，编者觉得完全是娱乐记者的杜撰。因为，SHA-2家族算法虽然是被NSA所开发，但是整个算法模型是透明公开的。所谓的后门一说只存在于那些未开放源代码的软件当中，比如，你可以说微软的操作系统有后门，因为微软并未开放源码供大家检查。但你决不能说一个完全公开的数学算法存在后门，除非全世界的数学家和密码学专家都被NSA所收买对此密而不宣。

SHA-256和比特币SHA-256作为SHA-2家族中的一员，在比特币的Proof Of Work系统中起到重要作用。比特币矿工在挖矿时需要计算出新Block的SHA-256值，并保证新数据块的SHA-256数字签名值要比上一个数据块的要小。

一旦SHA-256的快速碰撞算法被找到，就有可能（注意这里是有可能，虽然可能性非常非常低），很快构造出满足要求的数据区块。那么，比特币挖矿将会变得非常容易，整个比特币的系统将会受到重大影响。
相关参考

不是世界末日就算SHA-2家族的碰撞算法被找到，也不是比特币的世界末日。为什么呢？

首先，从数学算法上来看，未必能轻而易举的构造满足条件的数据区块，要知道所谓的碰撞算法是相当复杂的，需要大量的计算才能找出满足条件的碰撞。构造碰撞的计算量可能远大于挖矿的计算量。

第二，假如满足条件的数据区块能被轻易构造出来，比特币社区也能完全避免灾难性的后果。所有节点可以进行算力投票，来决定是否升级现有的SHA-2家族算法（比如升级到SHA-3），以前被开发出的旧区块的HASH值，将被升级后的软件所记录下来并不在使用。

其实，中本聪在离开小伙伴们之前已经考虑到了SHA-256的问题。

中本聪认为SHA-256不会出问题，一旦出现问题，大家投票后升级节点算法就可以了。因此，小伙伴们悬着的心可以放下了。

作者：P2PBUCKS
来源：比比克