Kurz erklärt: SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256 Bit) ist eine kryptografische Hash-Funktion aus der SHA-2-Familie, die aus einer beliebig langen Eingabe einen 256 Bit langen, festen Prüfwert erzeugt. Sie bildet unter anderem die Grundlage des Proof-of-Work-Verfahrens von Bitcoin.
Herkunft und Einordnung
SHA-256 gehört zur SHA-2-Familie, die im Jahr 2001 von der US-amerikanischen National Security Agency (NSA) entworfen und vom National Institute of Standards and Technology (NIST) standardisiert wurde. Sie löste die ältere Funktion SHA-1 ab und umfasst mehrere Varianten mit unterschiedlichen Ausgabelängen (unter anderem SHA-224, SHA-256, SHA-384 und SHA-512).
Funktionsweise
Eine kryptografische Hash-Funktion bildet Daten deterministisch auf einen Ausgabewert fester Länge ab. Wesentliche Eigenschaften von SHA-256 sind:
- Deterministisch: Dieselbe Eingabe ergibt stets denselben Hash-Wert.
- Einwegfunktion: Aus dem Hash lässt sich die ursprüngliche Eingabe praktisch nicht zurückrechnen.
- Kollisionsresistenz: Es ist praktisch unmöglich, zwei verschiedene Eingaben mit demselben Hash zu finden.
- Lawineneffekt: Eine kleine Änderung der Eingabe verändert den Ausgabewert vollständig.
Rolle beim Mining
Beim Mining von Bitcoin müssen Miner einen Blockkopf so mit einer Zufallszahl (Nonce) kombinieren, dass der resultierende, doppelt angewendete SHA-256-Hash unter einem vorgegebenen Zielwert liegt. Da sich das Ergebnis nicht vorhersagen lässt, ist das Verfahren rechenintensiv und erfordert das Ausprobieren vieler Werte. Für diese Aufgabe wurden spezialisierte ASIC-Chips entwickelt, deren Effizienz mit Kühlverfahren wie Immersion Cooling gesteigert werden kann. Ketten mit identischem Algorithmus können zudem per Merged Mining gemeinsam geschürft werden.
Verbreitung und Sicherheit
SHA-256 wird weit über Kryptowährungen hinaus eingesetzt, etwa in TLS/HTTPS-Zertifikaten, digitalen Signaturen, Software-Prüfsummen und in Signaturverfahren. Nach heutigem Stand gilt SHA-256 als sicher; es sind keine praktisch durchführbaren Kollisionsangriffe bekannt. Neben Bitcoin nutzen weitere Kryptowährungen SHA-256, während viele andere Projekte alternative Algorithmen wie Scrypt, Ethash oder in Ethereum nach der Umstellung auf Proof of Stake ganz andere Konsensverfahren verwenden.
Häufige Fragen
Was ist SHA-256?
Eine kryptografische Hash-Funktion, die aus beliebigen Daten einen 256 Bit langen, festen Prüfwert erzeugt.
Wer hat SHA-256 entwickelt?
Die Funktion wurde von der US-amerikanischen NSA entworfen und 2001 vom NIST standardisiert.
Wofür wird SHA-256 bei Bitcoin verwendet?
Als Grundlage des Proof-of-Work: Miner suchen einen Hash unterhalb eines Zielwerts, was rechenintensiv ist.
Ist SHA-256 sicher?
Nach heutigem Stand ja; es sind keine praktisch durchführbaren Kollisions- oder Umkehrangriffe bekannt.
Wird SHA-256 nur bei Kryptowährungen genutzt?
Nein, es wird auch in TLS-Zertifikaten, digitalen Signaturen und Prüfsummen breit eingesetzt.
Zusammenfassung
SHA-256 ist eine kryptografische Hash-Funktion aus der 2001 standardisierten SHA-2-Familie, die eine feste 256-Bit-Ausgabe erzeugt. Sie ist deterministisch, kollisionsresistent und praktisch nicht umkehrbar. Im Bitcoin-Netzwerk bildet sie die Grundlage des Proof-of-Work-Minings, wird aber auch weit darüber hinaus für Signaturen und Zertifikate genutzt.
Weiterführende Quellen
- Wikipedia: SHA-2: de.wikipedia.org
- NIST FIPS 180-4: Secure Hash Standard: csrc.nist.gov