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Ist die Berechnung eines MD5-Hash weniger CPU-intensiv als die der SHA Familienfunktionen?

Ist die Berechnung eines MD5-Hashs auf "Standard" -Laptop-x86-Hardware weniger CPU-intensiv als bei SHA-1 oder SHA-2? Ich interessiere mich für allgemeine Informationen, die nicht spezifisch für einen bestimmten Chip sind.

PDATE: In meinem Fall bin ich daran interessiert, den Hash einer Datei zu berechnen. Nehmen wir an, dass die Dateigröße 300 KB beträgt.

104
Mick

Ja, MD5 ist etwas weniger CPU-intensiv. Auf meinem Intel x86 (Core2 Quad Q6600, 2,4 GHz, mit einem Kern) erhalte ich Folgendes im 32-Bit-Modus:

MD5       411
SHA-1     218
SHA-256   118
SHA-512    46

und das im 64-Bit-Modus:

MD5       407
SHA-1     312
SHA-256   148
SHA-512   189

Die Zahlen sind in Megabyte pro Sekunde für eine "lange" Nachricht angegeben (dies ist der Wert, den Sie für Nachrichten erhalten, die länger als 8 kB sind). Dies ist mit sphlib , einer Bibliothek von Hash-Funktionsimplementierungen in C (und Java). Alle Implementierungen stammen vom selben Autor (mir) und wurden mit vergleichbarem Optimierungsaufwand durchgeführt; Somit können die Geschwindigkeitsunterschiede als für die Funktionen wirklich wesentlich angesehen werden.

Beachten Sie zum Vergleich, dass eine aktuelle Festplatte mit etwa 100 MB/s betrieben wird und alles, was über USB übertragen wird, unter 60 MB/s liegt. Obwohl SHA-256 hier "langsam" erscheint, ist es für die meisten Zwecke schnell genug.

Beachten Sie, dass OpenSSL eine 32-Bit-Implementierung von SHA-512 enthält, die erheblich schneller ist als mein Code (jedoch nicht so schnell wie die 64-Bit-Implementierung von SHA-512), da sich die OpenSSL-Implementierung in Assembly und befindet Verwendet SSE2-Register, was in einfachem C nicht möglich ist. SHA-512 ist die einzige Funktion unter diesen vier, die von einer SSE2-Implementierung profitiert.

Bearbeiten: Auf dieser Seite findet man einen Bericht über die Geschwindigkeit vieler Hash-Funktionen (klicken Sie auf "Telechargez Maintenant") " Verknüpfung). Der Bericht ist in französischer Sprache verfasst, enthält jedoch hauptsächlich Tabellen und Zahlen, und die Zahlen sind international. Die implementierten Hash-Funktionen beinhalten nicht die SHA-3-Kandidaten (außer SHABAL), aber ich arbeite daran.

114
Thomas Pornin

Auf meinem 2012 MacBook Air (Intel Core i5-3427U, 2 x 1,8 GHz, 2,8 GHz Turbo) ist SHA-1 etwas schneller als MD5 (mit OpenSSL im 64-Bit-Modus):

$ openssl speed md5 sha1
OpenSSL 0.9.8r 8 Feb 2011
The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
md5              30055.02k    94158.96k   219602.97k   329008.21k   384150.47k
sha1             31261.12k    95676.48k   224357.36k   332756.21k   396864.62k

pdate: 10 Monate später wurde SHA-1 unter OS X 10.9 auf demselben Computer langsamer:

$ openssl speed md5 sha1
OpenSSL 0.9.8y 5 Feb 2013
The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
md5              36277.35k   106558.04k   234680.17k   334469.33k   381756.70k
sha1             35453.52k    99530.85k   206635.24k   281695.48k   313881.86k

Zweites Update: Unter OS X 10.10 ist die SHA-1-Geschwindigkeit wieder auf 10.8:

$ openssl speed md5 sha1
OpenSSL 0.9.8zc 15 Oct 2014
The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
md5              35391.50k   104905.27k   229872.93k   330506.91k   382791.75k
sha1             38054.09k   110332.44k   238198.72k   340007.12k   387137.77k

Drittes Update: OS X 10.14 mit LibreSSL ist viel schneller (immer noch auf demselben Computer). SHA-1 hat immer noch die Nase vorn:

$ openssl speed md5 sha1
LibreSSL 2.6.5
The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
md5              43128.00k   131797.91k   304661.16k   453120.00k   526789.29k
sha1             55598.35k   157916.03k   343214.08k   489092.34k   570668.37k
42
nwellnhof

Die wirkliche Antwort lautet: Es kommt darauf an

Es sind einige Faktoren zu berücksichtigen, die offensichtlichsten sind: die CPU, auf der Sie diese Algorithmen ausführen, und die Implementierung der Algorithmen.

Zum Beispiel verwenden ich und mein Freund genau dieselbe OpenSL-Version und erzielen mit verschiedenen Intel Core i7-CPUs leicht unterschiedliche Ergebnisse.

Mein Test bei der Arbeit mit einer Intel (R) Core (TM) i7-2600-CPU bei 3,40 GHz

The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
md5              64257.97k   187370.26k   406435.07k   576544.43k   649827.67k
sha1             73225.75k   202701.20k   432679.68k   601140.57k   679900.50k

Und er ist mit einer Intel (R) Core (TM) i7-CPU 920 bei 2,67 GHz ausgestattet

The 'numbers' are in 1000s of bytes per second processed.
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes
md5              51859.12k   156255.78k   350252.00k   513141.73k   590701.52k
sha1             56492.56k   156300.76k   328688.76k   452450.92k   508625.68k

Wir führen beide exakt dieselben Binärdateien von OpenSSL 1.0.1j, 15. Oktober 2014, aus dem offiziellen ArchLinux-Paket aus.

Meiner Meinung nach verbessern CPU-Designer mit der zusätzlichen Sicherheit von sha1 eher die Geschwindigkeit von sha1 und mehr Programmierer arbeiten an der Optimierung des Algorithmus als md5sum.

Ich vermute, dass md5 eines Tages nicht mehr verwendet wird, da es anscheinend keinen Vorteil gegenüber sha1 hat. Ich habe auch einige Fälle an realen Dateien getestet und die Ergebnisse waren in beiden Fällen immer gleich (wahrscheinlich durch die Festplatten-E/A begrenzt).

die MD5-Summe einer großen 4,6-GB-Datei dauerte genauso lange wie die SHA1-Summe derselben Datei. Dies gilt auch für viele kleine Dateien (488 im selben Verzeichnis). Ich habe die Tests ein Dutzend Mal durchgeführt und sie haben durchweg die gleichen Ergebnisse erzielt.

-

Es wäre sehr interessant, dies weiter zu untersuchen. Ich denke, es gibt einige Experten, die eine solide Antwort darauf geben könnten, warum sha1 auf neueren Prozessoren schneller als md5 wird.

10
Johnride

MD5 profitiert auch von der Verwendung von SSE2. Schauen Sie sich BarsWF an und sagen Sie mir, dass dies nicht der Fall ist. Alles, was es braucht, ist ein wenig Assembler-Wissen und Sie können Ihre eigenen MD5-SSE2-Routinen erstellen. Für große Durchsatzmengen gibt es jedoch einen Kompromiss zwischen der Geschwindigkeit beim Hashing und der Zeit, die für die Neuanordnung der Eingabedaten aufgewendet wird, um mit den verwendeten SIMD-Anweisungen kompatibel zu sein.

1
Bob the Builder

sha1sum ist auf Power9 viel schneller als md5sum

$ uname -mov
#1 SMP Mon May 13 12:16:08 EDT 2019 ppc64le GNU/Linux

$ cat /proc/cpuinfo
processor       : 0
cpu             : POWER9, altivec supported
clock           : 2166.000000MHz
revision        : 2.2 (pvr 004e 1202)

$ ls -l linux-master.tar
-rw-rw-r-- 1 x x 829685760 Jan 29 14:30 linux-master.tar

$ time sha1sum linux-master.tar
10fbf911e254c4fe8e5eb2e605c6c02d29a88563  linux-master.tar

real    0m1.685s
user    0m1.528s
sys     0m0.156s

$ time md5sum linux-master.tar
d476375abacda064ae437a683c537ec4  linux-master.tar

real    0m2.942s
user    0m2.806s
sys     0m0.136s

$ time sum linux-master.tar
36928 810240

real    0m2.186s
user    0m1.917s
sys     0m0.268s
0
B Abali