雜湊函數(shù)BLAKE的攻擊方法研究.pdf

1、雜湊函數(shù)是確保數(shù)據(jù)完整性和不可否認(rèn)性的重要工具，在信息安全領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。近幾年，對雜湊函數(shù)安全性的研究取得了重要進(jìn)展，我國密碼學(xué)家王小云教授成功破解了MD4、MD5等一系列雜湊函數(shù)，隨著研究的深入和計(jì)算能力的提高，SHA-1等雜湊函數(shù)的安全性也面臨挑戰(zhàn)。因此，美國國家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)研究所于2007年開始征集新一代標(biāo)準(zhǔn)雜湊函數(shù)SHA-3，經(jīng)過嚴(yán)格評估，BLAKE等14個算法于2009年被選為第二輪候選算法，入圍最后一輪評估的候選算法

2、也已于2010年12月公布。BLAKE算法作為最終入圍的5個算法之一，其安全性有待進(jìn)一步研究。本文通過分析BLAKE的算法特點(diǎn)，運(yùn)用下列三種分析方法對算法的安全性進(jìn)行了深入分析，取得了以下成果：
　　 ⑴詳細(xì)分析了消息置換特征，發(fā)現(xiàn)了某些置換在減少運(yùn)算輪數(shù)情況下存在設(shè)計(jì)缺陷，并根據(jù)壓縮運(yùn)算的特點(diǎn)，采用分段-連接技術(shù)，對BLAKE算法進(jìn)行了三輪的自由起始原像攻擊，降低了其抗原像攻擊的計(jì)算復(fù)雜度。
　　 ⑵利用消息置換特征，

3、提出了改進(jìn)的自由起始碰撞攻擊，進(jìn)一步降低了算法在2輪運(yùn)算下抗碰撞攻擊的計(jì)算復(fù)雜度。利用鏈路狀態(tài)變量輸入輸出差分特征和中途相遇思想，對六輪的BLAKE-32進(jìn)行了中途相遇碰撞攻擊，分析了該算法多輪運(yùn)算情況下的安全性。
　　 ⑶通過對模加運(yùn)算進(jìn)行線性化，分析了初始差分值在各輪運(yùn)算過程中的擴(kuò)散特征，在此基礎(chǔ)上，對線性化差分攻擊在BLAKE算法安全性分析中的有效性進(jìn)行了研究。研究表明，線性化差分攻擊是當(dāng)前攻擊BLAKE算法最有效的方法。