SHA-1

Los algoritmos de hash seguro^[1]​ son una familia de funciones de hash criptográficas publicadas por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) como un estándar federal de procesamiento de información (FIPS) de EE. UU; que incluyen:

Los estándares correspondientes son FIPS PUB 180 (SHA original), FIPS PUB 180-1 (SHA-1), FIPS PUB 180-2 (SHA-1, SHA-256, SHA-384 y SHA-512). NIST ha actualizado el borrador de la publicación FIPS 202, estándar SHA-3 por separado del estándar Secure Hash (SHS).^[2]​

Una característica principal de las funciones SHA es la capacidad de no reflexividad, es decir, dado una cadena de bits del buffer de salida resulta prácticamente imposible intentar hallar una cadena origen que devuelva el mismo contenido, además de disponer de una gran cantidad de combinaciones posibles que evitan que se puedan dar duplicado de datos o colisiones las cuales pueden comprometer la seguridad de diferentes archivos.

Las funciones SHA permiten la creación de cadenas diferentes que facilitan seguir un registro de cambios en la seguridad de diferentes archivos conocida como huella digital, esto sirve de especial importancia en aplicaciones tales como la creación de cuentas asociadas a contraseñas que solo un usuario debe conocer, claves de desencriptado de ficheros o usos en la creación de cadenas de bloques en criptomonedas como el bitcoin.

En teoría una función SHA perfecta no debería tener ninguna colisión pero debido a que están pensadas para trabajar con cadenas de texto indeterminadas, las posibilidades de que exista una colisión imprevista no son nulas pero si son increíblemente bajas pues, tomando el ejemplo de SHA-1 de 160 bits tendríamos hasta ${displaystyle 2^{160}}$ combinaciones posibles el cual es un número tan grande que esperar a que se dé una colisión de manera fortuita resulta inviable, sin embargo no significa que sea totalmente seguro pues con métodos avanzados se ha logrado desencriptar sin necesidad de recurrir a ataques de fuerza llegando a encontrar colisiones y forzando a la creación de nuevas formas de encriptado para aumentar la seguridad.

A lo largo de su historia, se han puesto a prueba esta familia de algoritmos:

SHA-0 y SHA-1 producen una salida resumen de 160 bits (20 bytes) de un mensaje que puede tener un tamaño máximo de 2⁶⁴ bits, y se basa en principios similares a los

usados por el profesor Ronald L. Rivest del MIT en el diseño de los algoritmos de resumen de mensaje MD4 y MD5.

La codificación hash vacía para SHA-1 corresponde a:

En 2004 se encontró una debilidad matemática en SHA-1,^[3]​ que p[MD5]] (2⁶⁴).

La resistencia del algoritmo SHA-1 se ha visto comprometida a lo largo del año 2005. Después de que MD5, entre otros, quedara seriamente comprometido en el 2004 por parte de un equipo de investigadores chinos,^[4]​ el tiempo de vida de SHA-1 quedó sentenciado. El mismo equipo de investigadores chinos, compuesto por Xiaoyun Wang, Yiqun Lisa Yin y Hongbo Yu (principalmente de la Shandong University en China), ha demostrado que son capaces de romper el SHA-1 en al menos 2⁶⁹ operaciones, siendo este más de 2000 veces más rápido que un ataque de fuerza bruta (que requeriría 2⁸⁰ operaciones). Los últimos ataques contra SHA-1 han logrado debilitarlo hasta 2⁶³.^[5]​

Según el NIST:

A pesar de que 2⁶³ suponen aún un número alto de operaciones, se encuentra dentro de los límites de las capacidades actuales de cálculos, y es previsible que con el paso del tiempo romper esta función sea trivial, al aumentar las capacidades de cálculo y al ser más serios los ataques contra SHA-1.

El 23 de febrero de 2017, un equipo formado por Google y CWI Amsterdam, han anunciado la primera colisión de SHA-1, la cual ha sido nombrada como SHAttered.

La importancia de la rotura de una función hash se debe interpretar en el siguiente sentido: Un hash permite crear una huella digital, teóricamente única, de un archivo. Una colisión entre hashes supondría la posibilidad de la existencia de dos documentos con la misma huella. La inicial similitud propuesta con la equivalencia a que hubiese personas que compartiesen las mismas huellas digitales, o peor aún, el mismo ADN no es adecuada pues, aunque fuera trivial encontrar dos ficheros con el mismo resumen criptográfico ello no implicaría que los ficheros fueran congruentes en el contexto adecuado. Siguiendo con la hipótesis de la similitud biométrica de dos personas, sería el equivalente a necesitar modificar el número de brazos en una persona para que su impresión dactilar fuera igual a la de otra.

A pesar de que el NIST contempla funciones de SHA de mayor tamaño (por ejemplo, el SHA-512, de 512 bits de longitud), expertos de la talla de Bruce Schneier abogan por, sin llamar a alarmismos, buscar una nueva función hash estandarizada que permita sustituir a SHA-1. Los nombres que se mencionan al respecto son Tiger, de los creadores de Serpent, y WHIRLPOOL, de los creadores de AES.

Si bien estos ataques se han realizado con éxito y han determinado que la seguridad del SHA-1 se ve comprometida forzando a actualizar los sistemas para buscar nuevas formas de protegerse, esto no significa que suponga un riesgo inminente a la hora de gestionar archivos antiguos que se guardaron con SHA-1 pues gran parte de estos ataques se han logrado con prefijos ya elegidos, es decir, cadenas de bits seleccionadas de antemano por lo tanto si se trata de archivos con los cuales no se puede realizar pruebas antes del ataque, el riesgo de ataque no es tan alto además hay que destacar que si el costo operacional (consumo de potencia) para calcular un hash que permita descifrar el dato supera el beneficio obtenido las probabilidades de sufrir un ataque disminuirán notablemente.

Aun así a medida que se siga mejorando esta marca la necesidad de actualizar se volverá cada vez más necesaria.

(bits)

(bits)

(bits)

contra ataques de extensión de longitud

(5 × 32)

(colisiones encontradas)

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