关于SHA-1、SHA-2

如果你听说过很多种形式的“SHA”，但不完全确定它的含义，或者为什么它很重要，那么请继续读下去。我们首先要解释什么是散列，然后是SSL证书如何使用散列来形成数字签名，这是了解SHA-1和SHA-2的重要背景。

什么是散列？

散列算法是一种将数据压缩为固定大小的数学函数。举个例子，如果我们通过一个叫CRC32的特定的散列算法把这个句子“快速的棕色狐狸跳过了懒惰的狗”运算以下，我们就会得到“07606bb6”——这个结果被称为“散列”。
对于计算机可能想要识别、比较或以其他方式对文件和数据串进行计算的情况来说，散列是很方便的。对于计算机来说，首先计算一个散列然后再对它们进行比较，比起对原始文件进行比较要容易得多。
散列算法的一个关键特性是确定性。世界上任何一台了解你所选择的散列算法的计算机，都可以在本地计算我们的例句的散列，并得到相同的答案。

今天，我们关心的是SHA算法。SHA代表安全散列算法——它的名字给出了它的目的——它是用于密码安全的算法。
加密散列算法的最重要的因素是，它们产生不可逆转且唯一的散列结果。散列结果不可逆转使得当你只有散列结果的时候，你无法用它来找出原始数据，因此使得原始数据保持了安全性和未知性。散列结果唯一使得两个不同的数据不能产生相同的散列结果——下一节将解释为什么这如此重要。

注意：为了便于阅读和理解本文，我们使用的示例数据字符串和散列算法比实际使用的要短得多。到目前为止，你所见的散列并不是任何类型的SHA散列。

SHA-1和SHA-2

现在你已结有了合适的知识背景，我们可以继续来看这个话题的核心内容了。
正如我之前所说的，SHA代表安全散列算法。SHA-1和SHA-2是该算法的两个不同版本。它们两者之间在构造上（散列结果是怎样被原始数据创建出来的）和签名的位数上都有不同和签名的位长。你应该把SHA-2看作是SHA-1的继承者，因为这是一个整体上的改进。
首先，人们关注的是位数，这被看作是重要的区别。SHA-1是一个160位的散列值。SHA-2实际上是一系列散列的“家族”，其长度各不相同，其中最受欢迎的是256位的。
SHA-2的多样性可能会导致一些混乱，因为网站和作者们用不同的方式表达它们。如果你看到“SHA-2”、“SHA-256”或者“SHA-256位”，这些名字都指向同一个东西。如果你看到“SHA-224”、“SHA-384”或者“SHA-512”，它们指的是不同位数的SHA-2版本。你可能还会看到一些站点的表述更加明确，将算法和位数都写出来，比如“SHA-2 384”。
SSL行业选择了SHA作为数字签名的散列算法。从2011年到2015年，SHA-1是主要的算法。越来越多的研究表明了SHA-1的弱点，这促使人们重新评价这一算法。从2016年开始，SHA-2成为新的标准。如果你今天收到证书，那么它必须至少使用了这种签名。
你偶尔会看到使用SHA-2 384位的证书。而你很少会看到24位的版本，它未得到批准用于公开的可信证书，你也很少会看到512位的版本，软件对它的支持范围比较狭窄。

有多少种散列结果？

如果一个散列算法能够为每一个可能的输入产生唯一的散列值，那么会有多少个可能的散列结果呢？
一个比特位有两个可能的值：0和1。唯一散列值的可能数量可以表示为，可能的值的数量与位数的乘方。对于SHA-256算法，有2256种可能的组合。
所以，2256种组合。这是多少呢？这是一个巨大的数字。请认真对待。它使得像万亿和亿亿亿（一亿的三次方）这样的数字相形见绌。它远远超过了世界上沙粒的数量。
可能的散列值的数量越大，两个散列值产生相同散列结果的可能性就越小。
从技术上讲，有无数个可能的输入，但是输出的数量是有限的。因此，最终每一个散列算法，包括安全的算法，都会产生冲突。但我们最关心的是这样的情况发生的可能性有多大。SHA-1算法被认为是不安全的，由于它的体量和结构的原因，产生冲突的结果是可以实现的。
注意，位数很多并不意味着一个散列算法会产生安全的散列结果。该算法的结构也非常重要——这就是为什么SSL行业使用专门为加密安全设计的散列算法的原因。

向SHA-2算法的转变

SSL行业经历了“向SHA-2算法的过度”。这需要对现有的数以千计的证书进行重新发布，以便新的文件可以通过SHA-2算法创建并进行签名。这还涉及到公开可信的证书颁发机构所运行的证书颁发软件（这样的软件有好几十个）的重大更新。

如果你遇到SHA-1证书，那么你等于看到了一个安全等级降低的标志。在谷歌Chrome浏览器中，2016年到期的所有SHA-1证书都不会显示意味着安全连接的绿色挂锁标志，而是显示与不安全的HTTP连接相同的图标。你可以点击这个图标来获得更多信息，来了解为什么会这样显示，因为还有其他与签名无关的原因。

如果你今天在你的浏览器中看到一个SHA-1证书，它应该就是下面这个样子（在谷歌Chrome浏览器中）。要看看这个页面在你的浏览器中会怎样显示，请访问站点：https://sha1-2016.badssl.com
浏览器在处理SHA-1签名的2017年失效的证书时，会产生一个更强烈的警告。这是因为签名的安全性是与它的有效期直接相关的。