NIST SP800-107：安全应用指南——FIPS批准的哈希算法

NIST SP800-107, 《推荐使用批准的哈希算法的应用》, 是美国国家标准与技术研究院(NIST)计算机安全分部于2009年发布的指南，专注于信息安全领域中广泛使用的固定长度消息摘要计算的加密哈希函数。这份标准文档主要关注联邦信息处理标准(FIPS)180-3中定义的五种安全哈希算法：SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512。这些哈希算法在数字签名应用(FIPS 186-3)、密钥散列消息认证码(HMACs, FIPS 198-1)以及基于哈希的密钥派生函数(HKDFs, 根据SP 800-56A和SP 800-56B)等加密应用中发挥着核心作用。 NIST SP800-107的主要目的是提供一套关于如何实现这些哈希算法在各类安全需求下正确且高效应用的指导原则。它涵盖了以下几个关键知识点： 1. **哈希算法基础**：解释了什么是哈希函数，其功能是将任意长度的消息转换为固定长度的摘要（也称为消息 digest），这个过程是单向的，即无法从摘要反推出原始消息，这对于数据完整性、验证和保密性至关重要。 2. **FIPS 180-3与批准算法**：强调了FIPS 180-3在标准化哈希算法中的地位，确保了这些算法的安全性和性能。这五个被批准的算法的选择，反映了对抵抗量子攻击的考虑，因为SHA-3系列被认为更安全。 3. **应用范围**：涵盖的应用场景包括： - **数字签名**：哈希算法用于生成签名，确保消息来源的真实性和完整性，如在电子邮件、软件更新和交易验证中。 - **HMACs**：通过结合密钥和哈希函数，HMACs提供了一种安全的认证机制，用于确认消息的完整性和发送者的身份。 - **HKDFs**：这是一种用于安全地扩展和派生密钥的机制，确保了密钥管理的灵活性和安全性。 4. **安全指南**：文档提供了实施和使用这些哈希算法时应遵循的具体安全策略和最佳实践，包括选择合适的哈希函数，确定消息长度和哈希输出的处理方式，以及在面临潜在威胁时的应对措施。 5. **关键词**：文档强调了几个关键术语，如数字签名、哈希算法、密码哈希函数、随机性、哈希值等，这些都是理解和应用该标准的核心概念。 NIST SP800-107是一份重要的技术文档，对于任何依赖于这些安全哈希算法的组织和个人来说，理解并遵循其中的指导，是保障信息安全和合规性的必要步骤。