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數(shù)據(jù)加載中……

數(shù)據(jù)摘要算法的測(cè)試效率(SHA、MD5和CRC32)

 

http://blog.csdn.net/collin1211/archive/2009/03/20/4006453.aspx

一、數(shù)據(jù)摘要算法概述

 

數(shù)據(jù)摘要算法是密碼學(xué)算法中非常重要的一個(gè)分支,它通過對(duì)所有數(shù)據(jù)提取指紋信息以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)簽名、數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)等功能,由于其不可逆性,有時(shí)候會(huì)被用做敏感信息的加密。數(shù)據(jù)摘要算法也被稱為哈希(Hash)算法或散列算法。

 

常用的數(shù)據(jù)摘要算法主要以下幾大類:

 

1CRC8CRC16CRC32

 

CRCCyclic Redundancy Check,循環(huán)冗余校驗(yàn))算法出現(xiàn)時(shí)間較長,應(yīng)用也十分廣泛,尤其是通訊領(lǐng)域,現(xiàn)在應(yīng)用最多的就是 CRC32 算法,它產(chǎn)生一個(gè)4字節(jié)(32位)的校驗(yàn)值,一般是以8位十六進(jìn)制數(shù),如FA 12 CD 45等。CRC算法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)便、速度快,嚴(yán)格的來說,CRC更應(yīng)該被稱為數(shù)據(jù)校驗(yàn)算法,但其功能與數(shù)據(jù)摘要算法類似,因此也作為測(cè)試的可選算法。

 

WinRARWinZIP 等軟件中,也是以 CRC32 作為文件校驗(yàn)算法的。一般常見的簡(jiǎn)單文件校驗(yàn)(Simple File Verify SFV)也是以 CRC32算法為基礎(chǔ),它通過生成一個(gè)后綴名為 .SFV 的文本文件,這樣可以任何時(shí)候可以將文件內(nèi)容 CRC32運(yùn)算的結(jié)果與 .SFV 文件中的值對(duì)比來確定此文件的完整性。

 

SFV 相關(guān)工具軟件有很多,如MagicSFVMooSFV等。

 

2MD2 MD4MD5

 

這是應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)算法家族,尤其是 MD5Message-Digest Algorithm 5,消息摘要算法版本5),它由MD2MD3MD4發(fā)展而來,由Ron RivestRSA公司)在1992年提出,目前被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)、數(shù)據(jù)(消息)摘要、數(shù)據(jù)加密等。MD2MD4MD5 都產(chǎn)生16字節(jié)(128位)的校驗(yàn)值,一般用32位十六進(jìn)制數(shù)表示。MD2的算法較慢但相對(duì)安全,MD4速度很快,但安全性下降,MD5MD4更安全、速度更快。

 

目前在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行大文件傳輸時(shí),都要得用MD5算法產(chǎn)生一個(gè)與文件匹配的、存儲(chǔ)MD5值的文本文件(后綴名為 .md5.md5sum),這樣接收者在接收到文件后,就可以利用與 SFV 類似的方法來檢查文件完整性,目前絕大多數(shù)大型軟件公司或開源組織都是以這種方式來校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性,而且部分操作系統(tǒng)也使用此算法來對(duì)用戶密碼進(jìn)行加密,另外,它也是目前計(jì)算機(jī)犯罪中數(shù)據(jù)取證的最常用算法。

 

MD5 相關(guān)的工具有很多,如 WinMD5等。

 

3SHA1SHA256SHA384SHA512

 

SHASecure Hash Algorithm)是由美國專門制定密碼算法的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)—— 美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)制定的,SHA系列算法的摘要長度分別為:SHA20字節(jié)(160位)、SHA25632字節(jié)(256位)、 SHA38448字節(jié)(384位)、SHA51264字節(jié)(512位),由于它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)摘要的長度更長,因此更難以發(fā)生碰撞,因此也更為安全,它是未來數(shù)據(jù)摘要算法的發(fā)展方向。由于SHA系列算法的數(shù)據(jù)摘要長度較長,因此其運(yùn)算速度與MD5相比,也相對(duì)較慢。

 

目前SHA1的應(yīng)用較為廣泛,主要應(yīng)用于CA和數(shù)字證書中,另外在目前互聯(lián)網(wǎng)中流行的BT軟件中,也是使用SHA1來進(jìn)行文件校驗(yàn)的。

 

4RIPEMDPANAMATIGERADLER32

 

RIPEMDHans Dobbertin3人在對(duì)MD4MD5缺陷分析基礎(chǔ)上,于1996年提出來的,有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)128160256320,其對(duì)應(yīng)輸出長度分別為16字節(jié)、20字節(jié)、32字節(jié)和40字節(jié)。

 

TIGERRoss1995年提出。Tiger號(hào)稱是最快的Hash算法,專門為64位機(jī)器做了優(yōu)化。

 

二、常用數(shù)據(jù)摘要算法的測(cè)試

 

1、測(cè)試方法

 

測(cè)試范圍 :常見的數(shù)據(jù)校驗(yàn)、摘要算法,主要有 CRC32MD5SHA1SHA256SHA384SHA512

樣本數(shù)據(jù) :2G大小Vmware 虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的磁盤文件,其中包含其中各種類型的文件,如二進(jìn)制文件和文本文件等。

軟件平臺(tái) :Windows.NET Framework 2.0

硬件平臺(tái) :

機(jī)器ASCSI Disk):軟件配置 Windows 2000 + .Net Framework 2.0;硬件配置 CPU4 Xeon),2.8GRAM2G HD70 GB SCSI

 機(jī)器BIDE Disk):軟件配置 Windows 2003 + .Net Framework 2.0;硬件配置 CPU1 P4),2.8GRAM1GHD40 GB IDE

考慮到整個(gè)測(cè)試過程只是涉及到文件讀取與哈希值的計(jì)算,并無過多的與操作系統(tǒng)、軟件平臺(tái)、開發(fā)語言相關(guān)的操作,因此可以認(rèn)為上述測(cè)試方法的結(jié)果具有普遍性,即也適用于其它操作系統(tǒng)平臺(tái)(如Linux/Unix)或應(yīng)用語言/平臺(tái)(CJava)。

 

2、測(cè)試結(jié)果

 

1)不同配置機(jī)器間的對(duì)比

 

在不同機(jī)器配置上的平均運(yùn)算結(jié)果如下表所示:

 

 

 

1:配有SCSI磁盤的機(jī)器運(yùn)行時(shí)間反而比 IDE 磁盤時(shí)間長,可能是由于前者具有較多的應(yīng)用負(fù)載造成的,如OracleWebSphere等,而且其OS Windows 2000,在之上運(yùn)行 .NET 應(yīng)用程序可能與 Windows 2003 的效率有所差別

 

2:上述算法中,只有 CRC32 沒有包含在.NET Framework 中,而是使用C#單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的,因此可能會(huì)對(duì)其測(cè)試結(jié)果帶來一些影響。

 

2)不同算法的CPU占用率比較

 

在不同的算法運(yùn)行時(shí),在機(jī)器B上監(jiān)控其對(duì)于 CPU 的平均使用時(shí)間,結(jié)果如下表所示:

 

 

 

三、一些測(cè)試結(jié)論

 

數(shù)據(jù)摘要算法的處理是很快的,在一般配置的PC機(jī)上使用MD5算法,處理1G的文件數(shù)據(jù)只需20-30秒(有些專用設(shè)備聲稱達(dá) 3GB/秒),不會(huì)對(duì)應(yīng)用或機(jī)器帶來過多負(fù)載;

MD5SHA1雖然被發(fā)現(xiàn)存在缺陷(碰撞),但在近幾年內(nèi),仍然可以大量使用;

SHA256/384/512 的速度較慢,可以用于少量數(shù)據(jù)摘要,目前不適合用于大文件校驗(yàn);

 

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posted on 2010-08-19 14:15 肥仔 閱讀(1740) 評(píng)論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 工具

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