SHA-256 알고리즘은 무엇입니까?

SHA-256은 Bitcoin의 작업 증명에 필수적인 안전한 일방 통행 암호화 해시 기능으로 데이터 무결성 및 블록 체인 불변성을 보장합니다.

2025/07/27 03:15

암호화에서 SHA-256의 핵심 이해

SHA-256 알고리즘은 보안 해시 알고리즘 256 비트를 나타냅니다. NIST (National Institute of Standards and Technology)가 개발 한 SHA-2 암호화 해시 기능의 회원입니다. 그것은 cryptocurrency 생태계 내 다양한 응용 분야에서 널리 사용되며, 특히 Bitcoin에서 널리 사용됩니다. 알고리즘은 모든 길이를 입력하고 고정 크기 256 비트 (32 바이트) 해시 출력을 생성합니다. 이 출력은 일반적으로 64 자 육각형 문자열로 표시됩니다. SHA-256의 결정 론적 특성은 동일한 입력이 항상 동일한 해시를 생성하도록 보장하며, 이는 데이터 무결성을 검증하는 데 필수적입니다.

SHA-256의 주요 특성 중 하나는 단방향 함수 라는 것입니다. 즉, 프로세스를 역전시키고 해시에서 원래 입력을 결정하는 것이 계산적으로 불가능하다는 것을 의미합니다. 이 기능은 블록 체인 트랜잭션 보안 및 사용자 개인 정보 보호에 중요합니다. 눈사태 효과 로 인해 단일 문자 변경과 같은 입력의 사소한 변화조차도 완전히 다른 해시에서 결과를 얻으므로 입력 변동에 매우 민감합니다.

Bitcoin 채굴에서 SHA-256의 역할

Bitcoin의 맥락에서 SHA-256은 작업 증명 (POW) 합의 메커니즘의 중심입니다. 광부는 특정 목표 값 미만의 해시를 찾는 암호화 퍼즐을 해결하기 위해 경쟁합니다. 이는 이전 블록의 해시, 트랜잭션의 머클 루트, 타임 스탬프 및 Nonce를 포함하는 블록 헤더를 반복적으로 해시하여 달성됩니다. 목표는 블록 헤더의 결과 SHA-256 해시가 네트워크의 난이도 요구 사항을 충족하도록 Nonce를 찾는 것입니다.

프로세스에는 다음 단계가 포함됩니다.

• 광부는 계류중인 거래를 모아 후보자 블록을 만듭니다.
• 단일 해시가 얻을 때까지 트랜잭션 쌍을 재귀 적으로 해제하여 메르클 루트를 계산합니다.
• 블록 헤더는 머클 루트, 이전 블록 해시, 타임 스탬프 및 기타 메타 데이터로 조립됩니다.
• Nonce가 추가되고 반복적으로 증가합니다.
• 전체 블록 헤더는 SHA-256 (Double-SHA-256)을 사용하여 두 번 해시됩니다.
• 결과 해시가 현재 난이도 대상보다 작 으면 광부는 블록을 네트워크로 방송합니다.

이 프로세스에는 대규모 계산 능력이 필요하며 악의적 인 행위자가 블록 체인을 쉽게 변경하지 못하도록 리소스 집약적으로 설계되었습니다.

SHA-256이 블록 체인 보안을 보장하는 방법

블록 체인의 불변성 은 SHA-256에 크게 의존합니다. 각 블록에는 이전 블록의 해시가 포함되어 있으며 암호화 체인을 형성합니다. 공격자가 이전 블록에서 트랜잭션을 수정하려고 시도하면 해당 블록의 해시가 변경되어 모든 후속 블록이 무효화됩니다. 영향을받는 모든 블록에 대한 작업 증명을 재조정하려면 네트워크의 나머지 부분보다 더 많은 계산 능력이 필요하므로 이러한 공격은 경제적이고 기술적으로 실용적이지 않습니다.

또한 SHA-256은 거래 무결성 에 기여합니다. 모든 거래는 해시되고 머클 트리에 포함됩니다. 트랜잭션 데이터를 조작하면 블록 헤더의 일부인 머클 루트가 변경됩니다. 블록 헤더가 해시되어 블록의 식별자를 생성하기 때문에 체인을 검증하는 노드에 의해 불일치가 즉시 감지 될 수 있습니다.

충돌 공격 에 대한 알고리즘의 저항은 두 개의 다른 입력이 동일한 해시를 생성하는 또 다른 중요한 보안 기능입니다. 현재까지 SHA-256에서 실질적인 충돌이 발견되지 않았으며, 분산 시스템에서의 사용에 대한 신뢰를 강화했습니다.

SHA-256 해싱 프로세스의 기술적 고장

SHA-256의 내부 작동에는 전처리, 초기화, 메시지 예약 및 압축의 여러 단계가 포함됩니다. 입력 메시지는 먼저 길이가 448 Modulo 512에 일치하도록하기 위해 먼저 패딩됩니다. 그런 다음 원래 메시지 길이의 64 비트 표현이 추가되어 총 길이가 512 비트의 배수입니다.

이 알고리즘은 8 개의 작업 변수 (A에서 H)를 사용하며, 처음 8 개의 소수의 큐브 루트의 분수 부분에서 파생 된 특정 상수 값으로 초기화됩니다. 이러한 상수는 다음과 같습니다.

• H0 = 0x6a09e667
• H1 = 0xBB67AE85
• H2 = 0x3c6ef372
• H3 = 0xa54ff53a
• H4 = 0x510e527f
• H5 = 0x9B05688C
• H6 = 0x1f83d9ab
• H7 = 0x5be0cd19

패딩 메시지는 512 비트 청크로 나뉩니다. 각 청크에 대해 :

• 512 비트는 16 개의 32 비트 단어로 나뉩니다.
• 이 단어는 XOR 및 비트 회전 작업을 적용하는 메시지 일정을 사용하여 64 개의 32 비트 단어로 확장됩니다.
• 일련의 64 라운드가 실행되며, 각각 논리적 함수, 상수 값 및 모듈 식 추가를 사용하여 작업 변수를 업데이트합니다.
• 모든 청크를 처리 한 후, 최종 해시는 a ~ h의 업데이트 된 값을 연결하여 얻습니다.

이 구조화 된 접근 방식은 효율성과 암호화 강도를 보장합니다.

Bitcoin를 넘어 SHA-256의 응용

Bitcoin가 가장 두드러진 사용 사례이지만 SHA-256은 다양한 기타 암호화 프로토콜 및 시스템에 사용됩니다. 디지털 서명, 인증 기관 및 TLS/SSL과 같은 보안 커뮤니케이션 프로토콜에 사용됩니다. Bitcoin 이외의 블록 체인 네트워크에서 SHA-256은 때때로 하이브리드 컨센서스 모델 또는 고유 식별자를 생성하는 데 사용됩니다.

Bitcoin CASH 및 Bitcoin SV와 같은 일부 ALTCOIN은 SHA-256을 사용하여 Bitcoin의 채굴 인프라와의 호환성을 유지합니다. 또한 SHA-256은 계약 코드를 해싱하거나 오프 체인 데이터를 확인하는 데 스마트 계약 플랫폼 에서 사용됩니다. 변조에 대한 예측 가능성과 저항은 분산 된 응용 프로그램에서 안전하고 검증 가능한 약속을 생성하는 데 이상적입니다.

자주 묻는 질문

SHA-256을 반전하여 원래 입력을 찾을 수 있습니까?

아니요, SHA-256은 편도 기능으로 설계되었습니다. 해시를 역전시키고 원래 데이터를 검색하는 알려진 방법은 없습니다. 무차별 적 공격은 이론적으로 가능하지만 광범위한 입력 공간으로 인해 계산적으로 불가능합니다.

Bitcoin가 Double SHA-256 (SHA-256D)을 사용하는 이유는 무엇입니까?

Bitcoin은 길이 연장 공격을 방지하기 위해 SHA-256을 두 번 적용합니다 (HASH = SHA-256 (SHA-256 (데이터)). 이 관행은 공격자가 유효한 연장을 생성하기 위해 첫 번째 해시의 내부 상태를 악용 할 수 없도록하여 보안을 증가시킵니다.

SHA-256은 양자 컴퓨팅에 취약합니까?

Quantum Computers는 Grover의 알고리즘을 사용하여 SHA-256의 효과적인 보안을 이론적으로 줄일 수 있지만, 전류 및 예측 가능한 양자 기술과 계산적으로 금지 된 상태로 유지되는 프리이 이미지를 찾기 위해서는 약 2^128 작업이 여전히 필요합니다.

SHA-256은 SHA-1 또는 MD5와 어떻게 다릅니 까?

SHA-256은 더 큰 다이제스트 크기 (SHA-1의 경우 256 비트 vs. 160, MD5의 경우 128)를 제공하며 SHA-1 및 MD5를 손상시킨 알려진 충돌 공격에 저항합니다. SHA-1 및 MD5는 보안 크리티컬 애플리케이션에 대해 더 이상 사용되지 않는 반면 암호화 적으로 안전한 것으로 간주됩니다.