SHA-256

SHA-256은 Secure Hash Algorithm 256-bit의 줄임말로, 데이터를 암호화하는 해시 함수입니다. 주로 데이터의 무결성을 검증하거나 암호학적 목적으로 사용됩니다. SHA-256은 SHA-2(Secure Hash Algorithm 2) 패밀리의 일종으로, 2001년에 미국 국립표준기술연구소(NIST)에 의해 공개된 후 안전성과 성능 면에서 널리 인정받아 현재까지도 사용되고 있습니다.

 

SHA-256의 주요 특징

 

1. 고정 길이 출력: 입력 데이터의 길이에 관계없이 항상 256비트(32바이트) 고정된 길이의 해시 값을 생성합니다.

2. 단방향 특성: 원본 데이터를 알 수 없도록 해시 값을 통해 역산할 수 없기 때문에 보안이 높은 단방향 특성을 가지고 있습니다.

3. 충돌 저항성: 서로 다른 두 데이터가 동일한 해시 값을 생성하는 상황(충돌)이 발생할 가능성이 극도로 낮습니다.

4. 빠른 해싱 속도: SHA-256은 비교적 빠르게 해싱을 수행하면서도 높은 보안성을 제공합니다.

 

SHA-256의 내부 동작 방식

 

SHA-256은 기본적으로 512비트 블록 단위로 데이터를 처리하며, 크게 다음의 4가지 주요 과정을 통해 해시 값을 생성합니다:

 

1. 패딩(Padding):

• 입력된 데이터의 길이를 512비트의 배수로 맞추기 위해, 마지막에 필요한 만큼의 패딩을 추가합니다. 패딩은 첫 비트가 1이고 나머지 비트는 0으로 채워집니다.

• 마지막 64비트에는 원래 데이터의 길이를 비트 수로 표현하여 추가합니다.

2. 초기 해시 값 설정:

• SHA-256 알고리즘은 8개의 32비트 초기 해시 값을 사용하여 계산을 시작합니다. 이 값들은 SHA-256이 시작될 때 고정된 값이며, 보안 강화를 위해 미리 정의된 상수 값입니다.

3. 메시지 스케줄링과 압축 함수:

• 각 512비트 블록을 처리하면서 64라운드에 걸쳐 데이터를 압축합니다. 이 과정에서 데이터를 64개의 워드로 확장한 후, 각 라운드마다 지정된 수학 연산과 논리 연산이 적용됩니다.

• 라운드마다 다른 상수 값과 이전 라운드의 해시 값이 혼합되어, 현재 블록에 대한 해시 값을 생성합니다.

4. 최종 해시 값 출력:

• 모든 블록이 처리되면 최종적인 256비트 해시 값이 생성됩니다. 이 해시 값은 원래 입력된 데이터의 고유한 지문 역할을 하며, 입력 데이터가 변경되면 해시 값도 완전히 달라집니다.

 

SHA-256의 사용 예시

 

SHA-256은 다양한 분야에서 활용됩니다. 특히, 보안이 중요한 환경에서 데이터의 무결성을 보장하거나 암호화된 해시 값을 통해 비밀번호를 저장하는 방식으로 사용됩니다.

 

1. 비밀번호 저장:

• 비밀번호를 SHA-256으로 해싱하여 저장하면, 원본 비밀번호 대신 해시 값만 저장하게 되므로 데이터베이스가 해킹당해도 원본 비밀번호를 알아내기 어렵습니다.

2. 디지털 서명 및 인증:

• SHA-256은 디지털 서명이나 인증서에서 원본 데이터의 무결성을 검증하는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어, 특정 파일을 다운로드할 때 파일 해시 값을 제공하여 파일이 손상되지 않았는지 확인할 수 있습니다.

3. 블록체인:

• SHA-256은 블록체인에서 블록의 해시를 생성하는 데 사용됩니다. 각 블록은 이전 블록의 해시를 포함하므로 데이터의 변경을 막고, 블록체인의 무결성을 유지하는 역할을 합니다.

 

SHA-256의 보안성

 

SHA-256은 현재까지 충돌 공격이나 역산이 불가능한 수준의 보안을 제공하고 있습니다. 그러나 해시 길이가 고정된 특성상 이론적으로 2^128개의 해시 값을 테스트하면 충돌을 찾을 수 있지만, 이는 현실적으로 구현하기 어렵습니다. 그럼에도 점점 더 강력한 알고리즘이 필요하다는 의견에 따라 SHA-3가 개발되었으며, 이는 SHA-256과 유사한 보안을 제공하는 새로운 해시 알고리즘입니다.

 

코드 예시 (Java로 SHA-256 해싱하기)

 

SHA-256 해싱을 Java에서 구현하는 간단한 코드입니다.

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class SHA256Example {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "Hello, SHA-256!";
        String hash = getSHA256Hash(text);
        System.out.println("SHA-256 Hash: " + hash);
    }

    public static String getSHA256Hash(String input) {
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            byte[] hashBytes = digest.digest(input.getBytes());

            StringBuilder hexString = new StringBuilder();
            for (byte b : hashBytes) {
                String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
                if (hex.length() == 1) hexString.append('0');
                hexString.append(hex);
            }
            return hexString.toString();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

 

이 코드는 getSHA256Hash 메서드를 통해 입력된 문자열을 SHA-256 해시 값으로 변환합니다. MessageDigest 클래스를 사용하여 SHA-256 알고리즘을 지정하고, 입력된 텍스트를 바이트 배열로 변환한 후 해싱하여 결과를 반환합니다.