SHA-1

SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）について

SHA-1は、Secure Hash Algorithmシリーズに属する暗号学的ハッシュ関数の一つです。アメリカ国家安全保障局（NSA）によって設計され、アメリカ国立標準技術研究所（NIST）によってFIPS PUB 180-4として標準化されました。これは、初期のSHA-0に見られた脆弱性を修正した改良版であり、160ビット（20バイト）の固定長のハッシュ値を生成します。

SHA-1の歴史と概要

SHA-1は、SHA-0の脆弱性を修正する形で開発されました。SHA-0は、発表後すぐにNSAによって撤回され、修正版がSHA-1として再発表されました。この二つのバージョンは、圧縮関数におけるビット演算のローテート処理がわずかに異なるだけで、SHA-1はSHA-0のセキュリティ上の欠陥を解消するために設計されました。

SHA-1の廃止とセキュリティ上の懸念

SHA-1は、かつては最も広く利用されていたハッシュ関数でしたが、2017年には衝突攻撃が成功し、その安全性が疑問視されるようになりました。これは、異なる二つの入力データが同じハッシュ値を生成する可能性が現実的に示されたことを意味します。そのため、現在ではSHA-1の使用は推奨されておらず、より安全なSHA-2やSHA-3への移行が求められています。

具体的には、以下のような動きがありました。

2005年：SHA-1に対する攻撃法が発見され、安全性が疑われ始める。
2010年：NISTがアメリカ政府機関に対して、SHA-2への移行を推奨。
2013年：マイクロソフトが、2017年までにSHA-1を利用した証明書をMicrosoft Windowsで受け入れないことを発表。
2014年：Googleも同様に、Google ChromeでSHA-1による証明書を2017年までに受け入れない方針を発表。
日本国内でも、CRYPTRECがSHA-1を推奨リストから外し、総務省や法務省もSHA-1を用いた電子証明書の検証を終了。

これらの動きを受け、SHA-1を使用しているウェブサイトは、SHA-2への移行を進める必要があり、SHA-2に対応していない古いソフトウェアや機器（特に2009年以前の携帯電話機など）ではアクセスが不可能になる可能性があります。

NISTは、2030年12月31日にSHA-1の仕様を正式に廃止する予定です。

SHA-1ハッシュ関数の仕組み

SHA-1は、MD4やMD5と同様の原理に基づいていますが、より保守的な設計が採用されています。オリジナルの仕様は1993年にFIPS 180として発表され、SHA-0と呼ばれます。その後、1995年に改訂版FIPS PUB 180-1としてSHA-1が発表されました。SHA-1の基本的な構造は、入力メッセージを512ビットのブロックに分割し、各ブロックに対して一連の演算を適用してハッシュ値を生成します。

SHA-1の用途

SHA-1は、かつてはTLS/SSL、OpenPGP、SSH、S/MIME|S_MIME、IPsecなど、さまざまな暗号化プロトコルやアプリケーションで広く利用されていました。しかし、セキュリティ上の脆弱性が明らかになったため、現在ではSHA-2やSHA-3といったより安全なハッシュ関数への移行が進められています。

また、SHA-1は、デジタル署名標準（DSA）でも利用されており、分散型バージョン管理システム（Git、Mercurialなど）でデータの完全性チェックにも使用されています。

SHA-1に対する攻撃

SHA-1は、理論的には80ビットの強度を持つとされていましたが、実際にはより少ない計算量で衝突を見つけることが可能であることが判明しました。これらの攻撃は、ハッシュ関数の安全性を大きく揺るがすものであり、SHA-1の利用を推奨しない大きな理由となっています。

2005年：SHA-1のフルバージョンに対して、総当たり攻撃よりも少ない試行回数で衝突を検出する攻撃法が発表されました。
2017年：Googleは「SHAttered」というプロジェクトで、SHA-1ハッシュが一致する2つの異なるPDFファイルを生成することに成功しました。これは、SHA-1が実際には非常に脆弱であることを示す実証例となりました。

SHA-0について

SHA-0は、SHA-1の初期バージョンであり、セキュリティ上の脆弱性が指摘されています。SHA-0に対する攻撃は、SHA-1よりも早い段階で発見されており、現在ではSHA-0は全く利用されていません。

まとめ

SHA-1は、過去に広く利用されてきたハッシュ関数ですが、セキュリティ上の脆弱性が見つかったため、現在では使用が推奨されていません。NISTは2030年末にSHA-1の仕様を廃止する予定であり、今後はより安全なハッシュ関数への移行が必須です。

参考資料

NISTによるSHA-1の廃止に関する公式発表: NIST Retires SHA-1 Cryptographic Algorithm
* IPAによるSHA-1の解説: SHA-1 (US Secure Hash Algorithm 1 (SHA1))

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この解説は、SHA-1の歴史、技術的な詳細、セキュリティ上の問題点、そして今後の動向について包括的に説明しています。この情報が、SHA-1に関する理解を深める一助となれば幸いです。

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