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MD5时代渐行渐远 理智看待最强算法被破译!
2005-03-16 09:10:37  人力资源 营销 会计 经济信息 工程管理  出处:
前些日子召开的国际密码学年会(Crypto 2004)上,来自中国山东大学王小云教授的一篇关于“破译MD5、HAVAL-128、MD4以及RIPEMD-128算法”的报告引起了轰动,报告中提到的新破译方法几乎标志着世界通信密码标准——MD5堡垒的轰然倒塌。一石激起千层浪,此前一直负责公开征集针对MD5的攻击而设立的权威站点http//www.md5crk.com/宣布“由于MD5破译获得突破性进展,MD5破解项目(MD5CRK Project)即日停止”,并开始提供该站点以往技术资料的下载,预计该站点也将在不久的将来完全关闭。面对MD5被破译,有人一  
 
 
   
 
 
声叹息,有人觉得不可思议,更有人忧虑甚至恐慌……那么究竟MD5有什么来头?它被破译是否意味着“地球将不再旋转”?谁将成为它的继承者?请看——

  一、MD5是何方神圣?

  所谓MD5,即“Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法)”,它由MD2、MD3、MD4发展而来的一种单向函数算法(也就是HASH算法)(图1),它是国际著名的公钥加密算法标准RSA的第一设计者R.Rivest于上个世纪90年代初开发出来的。MD5的最大作用在于,将不同格式的大容量文件信息在用数字签名软件来签署私人密钥前“压缩”成一种保密的格式,关键之处在于——这种“压缩”是不可逆的。

  为了让读者朋友对MD5的应用有个直观的认识,笔者以一个比方和一个实例来简要描述一下其工作过程:

  大家都知道,地球上任何人都有自己独一无二的指纹,这常常成为公安机关鉴别罪犯身份最值得信赖的方法;与之类似,MD5就可以为任何文件(不管其大小、格式、数量)产生一个同样独一无二的“数字指纹”,如果任何人对文件做了任何改动,其MD5值也就是对应的“数字指纹”都会发生变化。

  我们常常在某些软件下载站点的某软件信息中看到其MD5值(图2),它的作用就在于我们可以在下载该软件后,对下载回来的文件用专门的软件(如Windows MD5 Check等)做一次MD5校验,以确保我们获得的文件与该站点提供的文件为同一文件。利用MD5算法来进行文件校验的方案被大量应用到软件下载站、论坛数据库、系统文件安全等方面。

  笔者上面提到的例子只是MD5的一个基本应用,实际上MD5还被用于加密解密技术上,如Unix、各类BSD系统登录密码(在MD5诞生前采用的是DES加密算法,后因MD5安全性更高,DES被淘汰)、通信信息加密(如大家熟悉的即时通信软件MyIM)、数字签名等诸多方面。

  二、MD5的消亡之路

  实际上,从MD5诞生之日起,来自美国名为Van Oorschot和Wiener的两位密码学专家就发现了一个暴力搜寻冲突的函数,并预算出“使用一个专门用来搜索MD5冲突的机器可以平均每24天就找到一个冲突”。不过由于该方案仅仅从理论上证明了MD5的不安全性,且实现的代价及其夸张(当时要制造这种专门的计算机,成本需要100万美元),于是MD5自其诞生十多年来一直未有新版本或者被其它算法彻底取代。

  在接下来的日子里,有关MD5的破译又诞生了“野蛮攻击”,也就是用“穷举法”从所有可能产生的结果中找到被MD5加密的原始明文,不过由于MD5采用128位加密方法,即使一台机器每秒尝试10亿条明文,那么要破译出原始明文大概需要10的22次方年,而一款名为“MD5爆破工具”的软件,每秒进行的运算仅仅为2万次(图3)!

  经过无数MD5算法研究专家的努力,先后又诞生了“生日攻击”、“微分攻击”等多种破译方法(相关信息大家可以参考http://www.md5crk.com)。此次山东大学几位教授的最新研究成果,大大推进了MD5算法消亡的进程。尽管在研究报告中并没有提及具体的实现方法,我们可以认为,MD5被彻底攻破已经扫除了技术上的障碍,剩下的仅仅是时间和精力上的问题。

  MD5完蛋了,

  放在银行的存款还安全吗?

  由于MD5应用极其广泛,即使是在银行数字签名证书中,它依然占据着比较重要的地位,此次MD5被成功破译的新闻让不少不明所以的人感到“恐惧”,认为这是对整个密码界的彻底颠覆,甚至有人开始担心“自己放在银行或者网络银行账户中的存款也有被盗取的可能”。

  其实这种忧虑完全是杞人忧天,以目前主流的网络银行的加密技术为例,它们都构建于PKI(Pubic Key Infrastructure,公钥加密技术)平台之上,与公钥成对的私钥只掌握在与之通信的另一方,这一“信任关系”是通过公钥证书来实现的。PKI的整个安全体系由加密、数字签名、数据完整性机制等技术来共同保障,其密码算法包括对称密码算法(如DES、3DES)、公开密钥密码算法(如ECC、RSA),即使在同样有应用的HASH算法方面,目前网络银行所采用的大多是SHA-1算法,该算法与MD5的128位加密相比,使用了160位加密方式,比MD5安全性高不少。

  其实,就目前网络银行的安全隐患来看,更多的是来自客户接入端(如Web入口),而非银行的加密技术本身。

  四、MD5的继承者们

  “天下没有不透风的墙”,实际上任何一种算法都会有其漏洞,即使是目前大行其道的MD5和SHA-1,当对漏洞的研究发展到其能够被有效利用时,则标志着该算法灭亡的时候到了。所谓“天下无不散之筵席”,MD5逐渐退出历史舞台后,下一个接任者又会是谁呢?

  实际上,长期以来,密码界一直在致力于对新加密算法的研究,而且在高度机密的安全领域,所采用的加密算法也绝非MD5,各国政府、各大公司都在研究拥有独立技术的加密算法,其中比较出色的代表有SHA-1、SHA-224等。此次MD5破译报告发表后,美国国家技术与标准局(NIST)表示,鉴于MD5被破译以及SHA-1漏洞被发现,他们将逐渐放弃目前使用的SHA-1,于2010年前逐步推广更安全的SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512。这些算法与MD5的128位加密相比,加密位数和安全性能都提高了很多倍。

  尽管MD5被淘汰已经成为必然,不过鉴于它开源以及免费的特性,而且目前还没有真正有效的快速破解方法,因此它还将继续在历史舞台活跃一段时间。
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 发布人:闫安
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