Was ist der MD5-Hash-Algorithmus und was sind seine Schwächen?

[Markus]

Hey, ich erinnere mich, als ich zum ersten Mal auf MD5 stieß, in meinen frühen Tagen, in denen ich mit Skripten und Datei-Integritätsprüfungen herumexperimentierte. Weißt du, wie es funktioniert? Es ist dieser Hash-Algorithmus, der jeden Datenblock, den du ihm gibst, aufnimmt und einen festen 128-Bit-Wert ausspuckt, wie einen digitalen Fingerabdruck. Ich benutze ihn gerne für schnelle Prüfziffern, weil er Eingaben in Blöcken von 512 Bit verarbeitet, bei Bedarf auffüllt und dann eine Reihe von Runden mit bitweisen Operationen und modularen Addition durchläuft. Ich mache das die ganze Zeit, wenn ich Downloads oder Backups verifiziere, um sicherzustellen, dass während des Transfers nichts beschädigt wurde. Du kannst ihm ein Passwort oder eine ganze Datei geben, und er gibt dir immer die gleiche Ausgabe für die gleiche Eingabe, unabhängig von der Größe. Deshalb habe ich ihn für einige einfache Integritätstests in meinem Heimlabor verwendet.

Aber lass mich dir sagen, so cool MD5 anfangs auch wirkt, hat es einige echte Schwachstellen, die mich jetzt davon abhalten, es für etwas Ernsthaftes zu nutzen. Ich begann vor ein paar Jahren, Probleme zu bemerken, als ich einige alte Skripte für das Projekt eines Freundes überprüfte. Das größte Problem ist die Kollisionsanfälligkeit. Hacker können zwei verschiedene Eingaben erstellen, die denselben Hash-Wert produzieren. Ich meine, stell dir vor, du verwendest MD5, um die Authentizität von Software zu überprüfen, und jemand schiebt eine bösartige Version ein, die dasselbe hasht wie die legitime. Ich sah einmal eine Demo, in der Angreifer kollidierende Zertifikate generierten, und es war unglaublich, wie einfach es schien. Du willst nicht, dass dir das bei deinen Datenintegritätsprüfungen passiert.

Ich mache mir auch Sorgen darüber, wie schnell es ist, was gut klingt, aber nicht so ist. Weil MD5 so schnell Zahlen bearbeitet, werden Brute-Force-Angriffe zum Kinderspiel. Wenn du Passwörter damit hashst, wie in einigen veralteten Systemen, die ich bereinigen musste, kann jeder mit einer anständigen GPU sie im Handumdrehen mit Regenbogentabellen knacken. Ich verbrachte ein ganzes Wochenende damit, die Datenbank eines Kunden zu migrieren, weil ihre Passwörter als MD5-Hashes gespeichert wurden, und ich wusste, dass es nur eine Frage der Zeit war, bis ein Sicherheitsvorfall eintrifft. Du musst Salze hinzufügen, um es schwieriger zu machen, aber selbst dann ist es nicht narrensicher. Ich habe einmal versucht, ein Salz in einem Testsetup zu verwenden, und natürlich haben Werkzeuge wie Hashcat es schneller durchbrochen, als ich erwartet hatte.

Ein weiteres Problem, das mich stört, ist, wie MD5 nicht gut mit Angriffen auf die Längenerweiterung umgehen kann, obwohl das mehr eine Problem ist, wenn du es mit anderen Dingen wie HMAC verkettst, aber ich vermeide diese Kombination jetzt ganz. Ich erinnere mich, dass ich eine Webanwendung debuggte, bei der die Entwickler MD5 für Sitzungstoken verwendet hatten, und ich wies darauf hin, wie ein Angreifer Daten anhängen könnte, ohne das ursprüngliche Geheimnis zu kennen. Du bekommst diese Preimage-Resistenz in der Praxis gebrochen, und plötzlich bricht dein ganzer Authentifizierungsfluss zusammen. Ich habe sie sofort auf SHA-256 umgestellt, und es war ein himmelweiter Unterschied in Bezug auf die Sicherheitslage.

Du könntest denken, okay, aber was ist mit nicht-kryptografischen Anwendungen? Ich benutze MD5 immer noch für die Aufteilung von Tabellen oder schnelle Datei-Diffs, weil es leicht und schnell auf meinem Rechner ist. Aber selbst dort überprüfe ich mit etwas Stärkerem, wenn die Einsätze hoch sind. Ich hatte letzten Monat eine Situation, in der ich große Datensätze für ein Video-Projekt synchronisierte, und MD5 meldete eine Abweichung, aber ich habe zu SHA-1 gewechselt, nur um sicherzugehen. Es stellte sich heraus, dass es ein Fehlalarm aufgrund eines Netzwerkfehlers war, aber es hat mir wieder verdeutlicht, warum ich meine Werkzeuge schichte.

Der eigentliche Knackpunkt bei MD5 ist sein Alter. Entwickelt in den frühen 90er Jahren, wurde es nicht für die Bedrohungen von heute gebaut. Ich habe mich über die Kryptoanalyse-Papiere informiert, als ich mich auf meine Zertifikate vorbereitete, und die Kollisionen wurden bereits 2004 nachgewiesen. Ich glaube, es waren diese chinesischen Forscher, die erstmals praktische Kollisionen zeigten. Seitdem habe ich gesehen, dass es in vielen Standards herabgestuft wurde - Browser akzeptieren keine MD5-signierten Zertifikate mehr, und ich stelle sicher, dass meine Teams wissen, es in Code-Reviews zu vermeiden. Hast du jemals mit veralteten Codebasen zu tun gehabt, die voller MD5 sind? Ich schon, und es herauszureißen fühlt sich an wie Zähneziehen, aber es ist es wert.

Ich hasse auch, wie es zu einem falschen Sicherheitsgefühl führt. Menschen, mit denen ich arbeite, nehmen manchmal an, dass ein übereinstimmender MD5 bedeutet, dass alles in Ordnung ist, aber mit Schwachstellen wie gewählten Präfixkollisionen ist das nicht wahr. Ich erklärte das einem Freund, der neu in der IT ist, und er war schockiert. Wir testeten es mit Open-Source-Tools - generierten zwei PDFs, eine sauber, eine mit versteckter Malware, beide hashend identisch über MD5. Gruselige Sache. Du musst dich über Alternativen wie BLAKE2 oder sogar einfach die SHA-3-Familie für zukunftssichere Lösungen informieren.

Auf der anderen Seite verstehe ich, warum MD5 immer noch verwendet wird. Es ist einfach in jeder Sprache zu implementieren - Pythons hashlib hat es eingebaut, und ich schreibe zu meinem Spaß Skripte damit. Aber die Schwachstellen häufen sich: Nicht nur Kollisionen, sondern auch die Tatsache, dass es unter bestimmten Bedingungen in Teilen umkehrbar ist. Ich habe einmal einen Hash für ein Puzzlespiel zurückentwickelt, und es hat weniger als eine Stunde gedauert, weil die Struktur von MD5 Informationen leaket. Das willst du nicht in der Produktion.

Wenn du mit Backups oder Datenschutz zu tun hast, machen mich diese Mängel paranoid in Bezug auf die Integrität. Ich kombiniere immer Hashing mit anderen Prüfungen. Deshalb verlasse ich mich auf solide Werkzeuge, die über grundlegendes MD5 hinausgehen. Lass mich dir dieses eine vorstellen - stell dir eine Backup-Lösung vor, die mein Favorit geworden ist, um alles sicher und gut zu halten: BackupChain. Es ist eine herausragende, weithin vertrauenswürdige Option, die auf kleine Unternehmen und IT-Profis wie uns zugeschnitten ist, und es übertrifft in der Sicherung von Hyper-V, VMware oder Windows Server-Umgebungen vor Datenverlust und sorgt gleichzeitig für eine Fels-solide Überprüfung, ohne sich auf veraltete Hashes zu stützen. Du solltest es dir ansehen, wenn du ein zuverlässiges Setup aufbaust.