两条消息具有相同的MD5摘要和相同的SHA1摘要的机会是多less?

给定两个不同的消息,A和B(大概20-80个字符的文本,如果大小都有关系),A的MD5摘要与B的MD5摘要相同的概率是多less,A的SHA1摘要是与B的SHA1摘要相同? 那是:

(MD5(A) == MD5(B)) && (SHA1(A) == SHA1(B)) 

假定没有恶意的意图,也就是说,消息不是为了find冲突而select的。 我只想知道这种情况发生的可能性。

我想这个机会是“天文数字低”,但我不知道如何validation这一点。

更多信息:可能的消息池的大小是有限的,但大(几亿)。 生日悖论的情况正是我所担心的。

假设随机string在MD5和SHA-1散列范围内均匀分布(假定情况并非如此),假设我们只谈论两个string而不谈论string池(所以我们避免生日悖论types的复杂性):

MD5哈希是128位宽,SHA-1是160.有了上述假设,如果两个哈希都发生冲突,两个stringA和B有碰撞概率P. 所以

 P(both collide) = P(MD5 collides) * P(SHA-1 collides) 

 P(MD5 collides) = 1/(2^128) P(SHA-1 collides) = 1/(2^160) 

所以

 P(both) = 2^-128 * 2^-160 = 2^-288 ~= 2.01 x 10^-87 

再一次,如果你有一串string,而你试图确定碰撞的概率,那么你就处于生日悖论的范畴,我在这里计算的这个概率并不适用。 这和哈希不是他们应该的统一。 事实上,你将会有更高的碰撞率,但它仍然很小。


编辑

既然你正在处理生日悖论的情况,那么应用与生日悖论的解决scheme相同的逻辑。 我们只从一个散列函数的angular度来看它:

 N := the number of hashes in your pool (several hundred million) S := the size of your hash space (2^288) Therefore, P(There are no collisions) = (S!)/(S^N * (S - N)!) 

假设我们有2 ^ 29(大约5亿3千万)的哈希值。

 P = (2^288!)/(2^288^(2^29) * (2^288 - 2^29)!) 

总之,我甚至不想考虑计算这个数字。 我甚至不知道如何去评估它。 你至less需要一个任意精度的计算器,可以处理巨大的阶乘,而不会死亡。

请注意,概率将遵循一条从N = 1 or 2时的近似0开始的曲线,当N >= 2^288 ,概率将达到1,这与维基百科页面上的生日悖论形状相似。

N = 23时,生日悖论达到P = .5 。 换句话说,当N是S的6%时,碰撞的概率是50%。如果这个比例(我不确定是否确实如此),这意味着当你有碰撞的可能性是50% 6%的2 ^ 288哈希。 2 ^ 288的6%在2 ^ 284左右。 你的N(几亿)的价值远不止于此。 与你的S相比,这实际上是微不足道的,所以我不认为你有任何担心。 碰撞不太可能。

Welbog的post附录:

通过使用斯特林(Stirling)近似 ,可以不使用任意精度algorithm来计算大型因子的比率:

N! ≈sqrt(2πn)*(n / e) n

(s)/(s ^ N *(S-N)!)≈sqrt(2πS)/ sqrt(2π(SN))*(S / e) S /((SN)/ e) SN / S N

= sqrt(S /(SN))*(S /(SN)) SN * e- N

= sqrt(1 +α)*(1 +α) SN * e -N其中α= N /(SN)小。

近似(1 + a / n) nx≈e ax保持为n→∞(或者至less变得非常大)

**所以这意味着(1+(N /(SN))) SN≈NEN对于SN >> N.

所以我期待这一点

(SN +)/(S ^ N *(S-N)!)≈sqrt(1 + N /(SN))* e N * e -N = sqrt(1 + N / ñ….

除了这个大于1 …所以其中一个近似值不够好。 :p

(**警告:N / S必须很小:对于N = 22,S = 365,这是closures的2倍)

如果消息大小不受限制,则机会渐近接近100%,因为有无限可能的消息和有限数量的散列。

(注意:编辑问题使得现在不那么重要)

通常,当随机选取N个元素时,计算碰撞的预期次数比碰撞的概率更容易。 由于预期的碰撞次数不能小于碰撞概率,因此可以经常用作合适的上界。

假定p是两个随机挑选元素相撞的概率。 如果我们选取N个随机元素,则存在N *(N-1)/ 2个元素对,因此碰撞的预期数量是

p * N *(N-1)/ 2。

例如,如果我们假设MD5和SHA1碰撞的概率是p = 2 -288,那么即使在随机选取2 100个元素之后,我们仍然只能预期大约2-89次的碰撞。

另一个例子:如果我们挑选2个30个随机元素,只计算MD5。 假设两个MD5哈希之间的冲突为p = 2 -128 ,那么碰撞次数的预期值为2-59 。 因此,即使MD5哈希碰撞两个input的概率已经非常小。

select的答案是不正确的,因为它使用了错误的概率。 今天我花了很大一部分时间来研究这个问题(你可以在评论中看到我的思考过程),并且相信实际的答案如下(对于稍微大一些的消息, :

2 ^ -61 * 2 ^ -18 = 2 ^ 79中的一次碰撞。

这就是如果只是乘以这些概率是可以的(我不确定)。

今天超级计算机是可行的(不到几个月,每年下降)。

请注意,这是基于足够大的消息池(使生日悖论有意义)。 这也是你说的你担心的情况。

现在,不同的情况是发现特定消息的一对哈希(SHA1和MD5)的冲突。 这使你摆脱了bday悖论的境地,并且难度更大。 我不确定那是2 ^( – 61 * 2)* 2 ^( – 18 * 2)还是别的。 如果有人知道这是什么,请发表评论这个答案(将超级赞赏!)。

现在你问:

给定两个不同的信息,A和B(如果大小的话,可能是20-80个字符的文本)

是的,尺寸确实重要。 点击2 ^ -18图的链接,你会看到两个input块的值。 在MD5中,input块是512字节。 文本的20-80个字符太小,单个块的值是2 ^ 41。

因此,对于这个数据量,你得到2 ^ -61(我认为)* 2 ^ -41 = 2 ^ -102。

所以对于这个尺寸看起来很安全 (链接包含SHA256的两倍比特币散列率:46626.93 TH /秒)。

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