Hashfunktionen

6 Kernkonzepte

Die wichtigsten Hashfunktionen und ihre Anwendungen: SHA-1 · SHA-2 · SHA-3 · MD5 · HMAC · Password Hashing Hashfunktionen erzeugen aus beliebigen Daten einen eindeutigen Fingerabdruck fester Länge. Sie sind unverzichtbar für Integritätsprüfungen, digitale Signaturen und Passwortspeicherung.

SHA-1 – Secure Hash Algorithm 1

SHA-1 · 160 Bit

// SHA-1 Hash (160 Bit / 40 Hex-Zeichen) da39a3ee5e6b4b0d3255bfef95601890afd80709 // Leerer String

SHA-1 erzeugt einen 160-Bit-Hash. Er galt lange als sicher, wurde aber seit 2017 praktisch gebrochen (SHAttered-Angriff). Heute sollte SHA-1 nicht mehr verwendet werden.

Eigenschaften

Merkmal	Wert
Hash-Länge	160 Bit (40 Hex-Zeichen)
Blockgröße	512 Bit
Status	❌ Unsicher (gebrochen)
Anwendung	Veraltet, nicht mehr empfehlenswert

Beispiele (OpenSSL)

# SHA-1 Hash einer Datei

openssl dgst -sha1 datei.txt

# SHA-1 eines Strings

echo -n "Hallo Welt" | openssl dgst -sha1

# Linux: sha1sum

sha1sum datei.txt

⚠️ Warnung: SHA-1 ist unsicher und sollte nicht mehr für sicherheitskritische Anwendungen verwendet werden. Verwenden Sie stattdessen SHA-256 oder SHA-3.

SHA-2 – Secure Hash Algorithm 2

SHA-224 · SHA-256 · SHA-384 · SHA-512

// SHA-256 Hash (256 Bit / 64 Hex-Zeichen) e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b855

SHA-2 ist die aktuelle Standard-Hashfamilie von NIST. Sie umfasst mehrere Varianten mit unterschiedlicher Hash-Länge. SHA-256 und SHA-512 sind die am häufigsten verwendeten.

SHA-2 Varianten

Variante	Hash-Länge	Anwendung
SHA-224	224 Bit	Selten, kompatibel mit SHA-1
SHA-256	256 Bit	Standard, weit verbreitet
SHA-384	384 Bit	Für höhere Sicherheitsanforderungen
SHA-512	512 Bit	Höchste Sicherheit, langsam aber sicher

Beispiele (OpenSSL)

# SHA-256 Hash

openssl dgst -sha256 datei.txt

# SHA-512 Hash

openssl dgst -sha512 datei.txt

# Linux: sha256sum / sha512sum

sha256sum datei.txt

sha512sum datei.txt

# Python (hashlib)

import hashlib

hashlib.sha256(b"Hallo Welt").hexdigest()

Tipp: SHA-256 ist der empfohlene Standard für die meisten Anwendungen. Für höchste Sicherheitsanforderungen verwenden Sie SHA-512.

SHA-3 – Keccak-basierte Hashfunktion

SHA3-224 · SHA3-256 · SHA3-384 · SHA3-512

// SHA-3 basiert auf Keccak (Sponge-Konstruktion) SHA3-256 // Alternative zu SHA-256

SHA-3 (Keccak) ist der neueste NIST-Standard. Er basiert auf einer völlig anderen Konstruktion als SHA-2 und bietet zusätzliche Sicherheit gegen bestimmte Angriffe.

SHA-3 Varianten

Variante	Hash-Länge	Besonderheit
SHA3-224	224 Bit	Entspricht SHA-224
SHA3-256	256 Bit	Alternative zu SHA-256
SHA3-384	384 Bit	Entspricht SHA-384
SHA3-512	512 Bit	Alternative zu SHA-512

Beispiele (OpenSSL)

# SHA3-256 Hash (OpenSSL 1.1.1+)

openssl dgst -sha3-256 datei.txt

# SHA3-512 Hash

openssl dgst -sha3-512 datei.txt

# Python (hashlib)

import hashlib

hashlib.sha3_256(b"Hallo Welt").hexdigest()

Tipp: SHA-3 ist eine gute Wahl für neue Projekte, da er auf einer anderen mathematischen Basis als SHA-2 basiert. SHA-256 und SHA-512 bleiben aber ebenfalls sicher.

MD5 – Message Digest Algorithm 5

MD5 · 128 Bit

// MD5 Hash (128 Bit / 32 Hex-Zeichen) d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e // Leerer String

MD5 erzeugt einen 128-Bit-Hash. Er ist kryptografisch gebrochen (Kollisionen sind praktisch möglich) und sollte nicht für Sicherheitsanwendungen verwendet werden.

Eigenschaften

Merkmal	Wert
Hash-Länge	128 Bit (32 Hex-Zeichen)
Blockgröße	512 Bit
Status	❌ Unsicher (gebrochen)
Anwendung	Nur für nicht-sicherheitskritische Checksummen

Beispiele

# OpenSSL MD5

openssl dgst -md5 datei.txt

# Linux md5sum

md5sum datei.txt

# Python (hashlib)

import hashlib

hashlib.md5(b"Hallo Welt").hexdigest()

⚠️ Warnung: MD5 ist unsicher und sollte für kryptografische Anwendungen nicht mehr verwendet werden. Verwenden Sie SHA-256 oder SHA-3.

HMAC – Hash-based Message Authentication Code

HMAC-SHA256 · HMAC-SHA512

// HMAC mit SHA-256 HMAC-SHA256(key, message)

HMAC (Hash-based Message Authentication Code) verwendet eine Hashfunktion in Kombination mit einem geheimen Schlüssel zur Authentifizierung von Nachrichten. Er gewährleistet Integrität und Authentizität.

HMAC-Varianten

Variante	Hash-Basis	Anwendung
HMAC-SHA256	SHA-256	Standard, weit verbreitet
HMAC-SHA512	SHA-512	Für höhere Sicherheitsanforderungen
HMAC-SHA1	SHA-1	Veraltet, nicht mehr empfehlenswert

Beispiele (OpenSSL)

# HMAC-SHA256 mit Schlüssel (Hex)

echo -n "Nachricht" | openssl dgst -sha256 -hmac "meinSchlüssel" -hex

# HMAC-SHA512 mit Schlüssel

echo -n "Nachricht" | openssl dgst -sha512 -hmac "meinSchlüssel" -hex

# Python (hmac)

import hmac, hashlib

hmac.new(b"key", b"message", hashlib.sha256).hexdigest()

Tipp: HMAC wird häufig in API-Authentifizierung, JWT und sicheren Nachrichtenprotokollen verwendet. Verwenden Sie HMAC-SHA256 als Standard.

Password Hashing – Passwörter sicher speichern

bcrypt · Argon2 · PBKDF2 · scrypt

// Spezielle Hashfunktionen für Passwörter bcrypt // Mit Salt und Cost-Faktor Argon2 // Gewinner des Password Hashing Competition PBKDF2 // Iterationsbasierter Schlüsselableitungsalgorithmus

Password Hashing ist die sichere Speicherung von Passwörtern. Normale Hashfunktionen (wie SHA-256) sind dafür ungeeignet, da sie zu schnell sind. Spezielle Algorithmen sind iterativ und verwenden Salts.

Password Hashing im Vergleich

Algorithmus	Besonderheit	Empfehlung
Argon2	Speicherhart, Sieger der PHC	Best Choice (modern)
bcrypt	Cost-Faktor, weit verbreitet	Sehr gut, etabliert
PBKDF2	Iterationsbasiert	Akzeptabel, aber nicht speicherhart
scrypt	Speicherhart, komplex	Gut, aber weniger verbreitet

Beispiele

# bcrypt (Python)

import bcrypt

hashed = bcrypt.hashpw(b"password", bcrypt.gensalt(12))

# Argon2 (Python - argon2-cffi)

from argon2 import PasswordHasher

ph = PasswordHasher()

hash = ph.hash("meinPasswort")

# PBKDF2 (Python - hashlib)

import hashlib

hashlib.pbkdf2_hmac("sha256", b"password", b"salt", 100000)

# OpenSSL PBKDF2

openssl kdf -keylen 32 -kdfopt digest:sha256 -kdfopt iter:100000 -kdfopt salt:salt PBKDF2 "password"

Tipp: Verwenden Sie Argon2 für neue Projekte (Sieger der Password Hashing Competition) oder bcrypt für etablierte Systeme. Niemals MD5 oder SHA-* für Passwörter ohne Salt und Iterationen.

Hashfunktionen im Überblick

SHA-1 160 Bit
❌ Unsicher (gebrochen)

SHA-256 256 Bit
✅ Standard, sicher

SHA-3 256-512 Bit
✅ Modern, alternative Basis

MD5 128 Bit
❌ Unsicher (gebrochen)

HMAC Authentisierungscode
Mit Schlüssel

bcrypt Password Hashing
Mit Salt & Cost

Quick Summary

SHA-1

❌ Unsicher

SHA-256

✅ Standard

SHA-3

✅ Modern

MD5

❌ Unsicher

HMAC

Authentisierung

bcrypt

Passwörter

openssl dgst -sha256 datei.txt · echo -n "msg" | openssl dgst -sha256 -hmac "key" -hex