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SHA-512 ist eine kryptografische Hash-Funktion, die von der US-amerikanischen National Security Agency (NSA) entwickelt und 2001 vom National Institute of Standards and Technology (NIST) als Teil der SHA-2-Familie veröffentlicht wurde. Es gehört zu den sichersten und am weitesten verbreiteten Hashing-Algorithmen und bietet robusten Schutz vor Kollisionen und Pre-Image-Angriffen. SHA-512 generiert einen Hashwert fester Länge von 512 Bit (64 Byte), der zur Überprüfung der Datenintegrität und zur Erstellung digitaler Signaturen verwendet wird.
Das Grundprinzip von SHA-512 besteht darin, Eingabedaten beliebiger Länge in eine Zeichenfolge fester Länge umzuwandeln. Dieser Prozess umfasst die Vorverarbeitung der Eingabenachricht, einschließlich Auffüllen und Längenanpassungen, um sie auf ein Vielfaches der für die Verarbeitung erforderlichen Länge zu bringen. Die Nachricht wird dann in Blöcke aufgeteilt, die jeweils nacheinander mithilfe einer Reihe logischer Operationen verarbeitet werden, z. B. bitweise Verschiebungen, logisches UND, ODER, XOR und Addition Modulo 2^64.
Ein wichtiger Aspekt von SHA-512 ist die Verwendung von Konstanten und Startwerten, die sorgfältig ausgewählt werden, um die kryptografische Stärke zu verbessern. Die in SHA-512 verwendeten Konstanten sind die ersten 64 Bits der Bruchteile der Quadratwurzeln der ersten 80 Primzahlen. Die in SHA-512 verwendeten Startwerte sind die ersten 64 Bits der Bruchteile der Quadratwurzeln der ersten acht Primzahlen. Diese Werte stellen die deterministische Natur der Hash-Funktion sicher, was bedeutet, dass dieselbe Eingabenachricht immer denselben Hash erzeugt.
Aufgrund seiner Zuverlässigkeit und Sicherheit hat SHA-512 in einer Vielzahl von Bereichen Anwendung gefunden, darunter die Überprüfung der Dateiintegrität, die Speicherung von Passwörtern, digitale Signaturen und die Blockchain-Technologie. Insbesondere SHA-512 wird häufig zum Hashing von Passwörtern in Datenbanken verwendet, da die Einwegfunktion der Hash-Funktion es äußerst schwierig macht, das ursprüngliche Passwort aus seinem Hash wiederherzustellen.
Trotz seiner Stärke ist SHA-512, wie alle Hash-Funktionen, theoretisch anfällig für Angriffe. Angesichts der aktuellen Rechenleistung gilt ein erfolgreicher Angriff, der zu einer Kollision oder Vorberechnung führt, jedoch als äußerst schwierig. Dennoch forscht die Kryptographie kontinuierlich an der Entwicklung robusterer Hashing-Algorithmen, um potenziellen Bedrohungen einen Schritt voraus zu sein.