OneKey: SHA-256 碰撞攻击取得突破 是否意味着比特币危险了？
吴说2024/03/31 07:31
作者:吴说
$3 万亿市值又要归零？SHA-256 碰撞攻击取得突破。 最近这样一条推特上了海外加密圈的热搜：「First practical SHA-256 collision for 31 steps.（首个 SHA-256 的 31 步可行碰撞攻击）」，配图是一张学术会议里的 PPT。
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Solana 联创 Toly 转发道「We are so back」，似乎是想说，只有这样的牛市下才会有这样的新闻。
确实，恰逢在加密货币总市值才要回到前高 3 万亿美元的时间点，这个突破显得格外刺眼。要知道，如果 SHA-256 真的被破解了，各种加密货币都要一起完蛋，我们也会亏得只剩裤衩子。
这个突破是真的吗？ 直接回答：是真的，确实突破了 SHA-256 碰撞攻击的新纪录。
这篇论文已经被密码学三大旗舰会议之一的 EUROCRYPT 2024 接收。你可以在EUROCRYPT 官网（https:// eurocrypt.iacr.org/2024/acceptedpapers.php）查到。并且可以在这里（https:// eprint.iacr.org/2024/349）查看论文原文，标题为《New Records in Collision Attacks on SHA-2（SHA-2 碰撞攻击新记录）》。如何理解这一次的突破？ 虽然会涉及很多密码学的知识，下文会用最浅显的语言帮你理解，也不会涉及太深的原理。
你首先需要知道， SHA-256 是什么。
SHA-256 是一种加密算法，属于论文标题中 SHA-2 系列算法的细分。它被广泛地用在密码学、数字签名、数据完整性校验等领域，是现代数字安全的基石。
注释：在挖矿部分中，文中提到的「散列值」和「经过 SHA-256 计算后的哈希值」是一个意思。
在区块链行业里面，可以说是「顶梁柱」的存在，挖矿、私钥安全、L2 数据发布（DA）等等，几乎处处都有它的身影。
这个算法简单来说，就是将任意长度的输入转换为固定长度的输出（哈希值）。即无论输入的内容有多长多短，经过算法输出的哈希值始终为 256 位（32 个字节）。而且，它对输入很敏感，输入中微小的变动会产生截然不同的哈希值。同时，它是一个不可逆的函数，这意味着根据输入很容易得到输出，根据输出却无法高效地得到输入。
例如「OneKey 科普：加密安全一点就通」这个文本，经过 SHA-256 加密之后，就会得到「C612FD61C200F9C7DC16565A53C0F96A4DEBD64C21EB40AE5283D4D36433A24A」。
假如我偷偷改了里面的一点内容，如「TwoKey 科普：加密安全两点就通」。此时再加密，就变成了「C3C0E108AD1417259E97E8E913459B9CECD67C3BD20D8DFE938214567FB4EB08」，是完全不一样的结果。
这种关系，就好像人的指纹或者虹膜。每一个人都有独一无二的指纹和虹膜，所以我们可以用它们来验明身份、作为密码。SHA-256 的哈希值在这里是便数据的「指纹」。
而碰撞攻击 SHA-256 的意义，就在于对于某一个数据的「指纹」，去寻找另外一个攻击数据，使其能够生成一样的「指纹」，从而实现数据的伪造。
在 SHA-256 中，加密过程需要经过 64 步循环加密计算，这是算法设计者平衡了安全与效率后选择的步数。
当我们说在 SHA-256 的前 31 步中发现了碰撞时，这是在说论文作者通过特别的方法找到了两个不同的输入，这些输入在经过前 31 步的处理后，在内部中间状态上产生了相同的值，从而在经过剩余的 33 个步骤后有更大概率产生相同的哈希值输出。
当然，随着攻击步数的增加，找到满足碰撞条件的输入对的难度通常会以指数级增长。这是因为每增加一步，攻击碰撞分析中都需要考虑更多的内部状态变化和传播效应，这大大增加了计算和分析的复杂度。所以大家可能以为距离破解只剩一半了，其实还差了很多。
更何况，比特币区块的哈希值是通过对区块头信息进行两次 SHA-256 运算得到的，私钥生成公钥和地址的过程还有使用了椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）、RIPEMD-160 算法。所以要想随心所欲篡改比特币区块信息、攻击私钥，还有很长一段路要走。
而对于比特币挖矿，挖矿过程本质上是寻找一个满足特定条件的散列值，这个过程需要通过反复尝试不同的nonce值来实现。只有能够更容易地找到符合条件的散列值碰撞，理论上才可能降低挖矿难度，从而影响比特币的工作量证明（PoW）机制。
SHA-256的碰撞攻击成功并不意味着能够直接影响挖矿的难度，除非碰撞攻击能够以某种方式加速寻找这样特定散列值的过程，否则对挖矿的直接影响有限。假如真的被破解了怎么办？ 这势必将会引发全球数字安全的信任危机。
整个 Web2 安全就先崩了，各种银行系统和政府机构可能都会紧急停止。加密货币的 3 万亿市值可能在这里会显得微不足道。
当然，好在加密货币是分叉升级的。对于比特币来讲，这种可怕的情况，肯定需要通过比特币改进提案（BIP）和硬分叉升级算法核心加密算法。这些问题早就已经在社区内经过广泛的讨论，也有很多备选方案。哪怕是量子计算突破了，届时也有会有相应的抗量子的算法去升级。总而言之 突破了，但是不多。
我们只是在之前的研究上往前走了一点，这从学术上来讲当然是突破，非常值得关注。
尽管如此，距离破坏性的破解仍有不小的差距，短期内对加密货币的影响可能也是有限的。比特币和各种加密货币依旧安全，我们的裤衩子保住了。
对于任何安全敏感的数字系统来说，对新的密码学研究成果保持警觉是至关重要的。如果有任何证明 SHA-256 算法在实际中存在严重弱点的发现，那将可能会对比特币产生重大影响，包括但不限于信任度的损失和安全协议的改变。相信比特币开发者和社区的大家都会密切监视情况，并在必要时准备进行安全升级。
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