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Hash Collision: Kollisionen, SHA-1, Bitcoin-Sicherheit

Warum gleiche Hash-Werte für unterschiedliche Daten ein wichtiges Sicherheitsthema sind

TechnologieFortgeschritten3 Min. Lesezeit

Definition

Eine Hash Collision entsteht, wenn zwei unterschiedliche Eingaben denselben Hash-Wert erzeugen.

Eine Hash Collision (Hash-Kollision) liegt vor, wenn zwei unterschiedliche Eingaben denselben Hash erzeugen. Da eine Hash-Funktion unendlich viele mögliche Eingaben auf eine endliche Zahl von Ausgaben abbildet, sind Kollisionen mathematisch unvermeidbar. Entscheidend ist nur, ob sie sich gezielt herbeiführen lassen. Genau das darf bei einer sicheren Hash-Funktion praktisch unmöglich sein.

Warum Kollisionen ein Sicherheitsthema sind

Hashes sichern digitale Signaturen, Zertifikate und die Integrität der Blockchain. Könnte ein Angreifer zwei Dokumente mit demselben Hash erzeugen, ließe sich eine Signatur von einem harmlosen auf ein manipuliertes Dokument übertragen. Eine sichere Hash-Funktion muss deshalb kollisionsresistent sein: Es darf praktisch unmöglich sein, zwei Eingaben mit gleichem Hash zu finden.

Das Geburtstagsparadoxon

Kollisionen treten früher auf, als die Intuition vermuten lässt, das beschreibt das Geburtstagsparadoxon. Schon bei rund 23 Personen liegt die Wahrscheinlichkeit über 50 Prozent, dass zwei am selben Tag Geburtstag haben. Übertragen auf Hashes heißt das: Um eine Kollision zu finden, sind nicht annähernd so viele Versuche nötig wie es Ausgaben gibt, sondern nur etwa die Wurzel davon. Deshalb braucht es ausreichend lange Hashes wie die 256 Bit von SHA-256.

Welche Hash-Funktionen gebrochen sind

Hash-FunktionStatus
MD5gebrochen, Kollisionen ab 2004 praktisch erzeugbar
SHA-1gebrochen, erste echte Kollision 2017 („SHAttered“)
SHA-256sicher, keine praktische Kollision bekannt

MD5 und SHA-1 gelten heute als unsicher, weil Forscher gezielt Kollisionen erzeugen konnten, 2017 demonstrierte Google mit „SHAttered“ die erste echte SHA-1-Kollision. SHA-256, das Bitcoin nutzt, gilt dagegen weiterhin als kollisionsresistent.

Kollisionen und die Blockchain

Für Bitcoin und andere Kryptowährungen wäre eine praktikable Kollision in SHA-256 ein Ernstfall: Sie könnte theoretisch die Fälschungssicherheit untergraben. Nach heutigem Stand ist das mit klassischen Computern nicht erreichbar, der Aufwand übersteigt jede vorstellbare Rechenleistung. Deshalb ist die Wahl einer starken, kollisionsresistenten Hash-Funktion eine der wichtigsten Sicherheitsentscheidungen eines Krypto-Protokolls.

Steffis Tipp

Kollisionen sind kein abstraktes Schreckgespenst, sie haben MD5 und SHA-1 real unbrauchbar gemacht. Für dich als Anleger ist die Botschaft einfach: Ein Protokoll ist nur so sicher wie seine Kryptografie. Dass Bitcoin auf das bewährte, bislang kollisionsfreie SHA-256 setzt, ist ein stiller, aber wichtiger Pluspunkt.

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Hash Collision?

Eine Hash Collision liegt vor, wenn zwei unterschiedliche Eingaben denselben Hash erzeugen. Weil eine Hash-Funktion unendlich viele Eingaben auf endlich viele Ausgaben abbildet, sind Kollisionen mathematisch unvermeidbar. Eine sichere Hash-Funktion muss aber kollisionsresistent sein, das gezielte Finden einer Kollision muss praktisch unmöglich sein.

Sind Hash-Kollisionen für Bitcoin gefährlich?

Theoretisch ja, praktisch nein. Eine erzeugbare Kollision in SHA-256 könnte die Fälschungssicherheit untergraben. Mit klassischen Computern ist das aber nicht erreichbar, der Aufwand übersteigt jede vorstellbare Rechenleistung. SHA-256 gilt deshalb als sicher, anders als die gebrochenen Funktionen MD5 und SHA-1.

Welche Hash-Funktionen gelten als unsicher?

MD5 und SHA-1 gelten als gebrochen. Für MD5 ließen sich ab 2004 praktisch Kollisionen erzeugen, für SHA-1 demonstrierte Google 2017 mit „SHAttered“ die erste echte Kollision. Beide sollten für Sicherheitszwecke nicht mehr verwendet werden. SHA-256, das Bitcoin nutzt, gilt dagegen weiterhin als kollisionsresistent.

Über die Autorin

Dr. Stephanie Morgenroth

Dr. Stephanie Morgenroth

Steffi ist promovierte Medizinerin, Krypto-Investorin seit 2021 und erreicht mit MissCrypto über 105.000 Menschen auf Social Media. Sie macht komplexe Themen wie Bitcoin, DeFi und Krypto-Steuern verständlich, ehrlich, unabhängig und ohne Hype.

Über Steffi

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