SHA-1 和 SHA-256 是两种常见的密码学哈希函数，均由美国国家安全局（NSA）设计，且属于 SHA 家族。然而，它们在安全性、输出长度以及应用场景等方面存在显著差异。下面为你详细介绍两者的主要区别：

1. 安全性

• SHA-1：输出为 160 位哈希值，其安全性已被严重削弱。早在 2005 年，就有学者发现了 SHA-1 存在理论上的碰撞攻击方法，即能够生成两个具有相同哈希值的不同输入。到了 2017 年，谷歌研究团队宣布成功实现了 SHA-1 的实际碰撞攻击，并展示了两个不同的 PDF 文件生成了相同的 SHA-1 哈希值。鉴于此，包括 IETF、NIST 在内的众多组织已明确禁止在需要抗碰撞性的场景中使用 SHA-1，例如数字签名等场景。
• SHA-256：作为 SHA-2 家族的一员，SHA-256 输出 256 位哈希值。截至目前，尚未有针对 SHA-256 的实际碰撞攻击案例出现。虽然理论上存在针对 SHA-256 的碰撞攻击方法，但其计算复杂度极高，在实际应用中难以实现。因此，SHA-256 被广泛认为是安全的，可用于数字签名、区块链等对安全性要求较高的领域。

2. 输出长度

• SHA-1：生成 160 位（20 字节）的哈希值，通常以 40 个十六进制字符的形式呈现，例如：da39a3ee5e6b4b0d3255bfef95601890afd8070。
• SHA-256：生成 256 位（32 字节）的哈希值，以 64 个十六进制字符表示，例如：e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b。

3. 算法结构

• SHA-1：基于 Merkle-Damgard 结构，由 80 轮运算组成，每轮使用相同的基本操作。
• SHA-256：同样采用 Merkle-Damgard 结构，但拥有更复杂的内部设计，包含 64 轮运算，并且每轮运算使用不同的常数和操作，这使得它的抗攻击能力更强。

4. 性能

• SHA-1：由于结构相对简单，SHA-1 的计算速度通常比 SHA-256 快，尤其在处理大量数据时，这种速度优势更为明显。
• SHA-256：虽然计算速度稍慢，但随着现代 CPU 对 SHA-2 系列的优化支持（如 Intel SHA-NI 指令集），其性能差距已有所缩小。

5. 应用场景

• SHA-1：因其安全性不足，SHA-1 逐渐被弃用，不再适用于需要保证数据完整性和抗碰撞性的场景。不过，在一些对安全性要求较低的历史遗留系统中，仍可能会看到 SHA-1 的身影，例如版本控制系统 Git 在早期曾使用 SHA-1，但后来为了提高安全性进行了升级。
• SHA-256：广泛应用于各类需要高安全性的场景，如数字签名（如 SSL 证书、比特币和以太坊等区块链系统）、密码存储（如 Linux 系统中的 /etc/shadow 文件）以及数据完整性验证等。是目前应用最为广泛的哈希算法之一。

6. 示例代码

以下是使用 Python 计算 SHA-1 和 SHA-256 哈希值的示例：

python

运行

import hashlib

# 计算SHA-1哈希值
def sha1_hash(data):
    return hashlib.sha1(data.encode()).hexdigest()

# 计算SHA-256哈希值
def sha256_hash(data):
    return hashlib.sha256(data.encode()).hexdigest()

# 示例
message = "Hello, World!"
print("SHA-1:", sha1_hash(message))
print("SHA-256:", sha256_hash(message))

总结

建议

除非是在兼容历史系统的情况下，否则应避免使用 SHA-1。在实际应用中，尤其是涉及到安全性的场景，建议优先选择 SHA-256 或更先进的哈希算法，如 SHA-3。