多變量混沌Hash函數的構造與安全性分析.pdf

1、單向Hash函數，也可被稱做單向散列函數、單向湊雜函數，它是一種用于將任意長度的消息明文壓縮為固定長度的消息摘要的函數，它被廣泛應用于數據完整性認證、身份認證、數字簽名等。經典的Hash函數采用Merkle-Damg(a)rd結構，如MD族和SHA族算法，而這類Hash函數的安全性能被證實不可靠，現已有多種針對廣為使用的MD5算法和SHA-1算法的攻擊。而且基于Merkle-Damg(a)rd結構的算法所采用的串行結構，對消息明文是按分

2、組順序依次壓縮，導致數據處理效率很低，如何構造更為安全、更為快速的Hash函數引起了學者們廣泛的研究。與此同時，由于混沌的各項特征與密碼學上擴散與混亂的要求一致，利用混沌理論構造Hash函數成為信息安全領域中的熱門。本論文立足于前人對混沌Hash算法的大量研究的基礎，嘗試著結合混沌理論的復雜性和MQ問題的難解性來構造單向Hash函數。本文的主要工作如下:
　　(1)論文對單向Hash函數的發(fā)展過程和研究現狀略作介紹，重點對現有的混

3、沌Hash算法進行了歸納總結。
　　(2)經典的混沌并行Hash函數效率很高，但存在著被偽造攻擊的風險，因此本文提出一種交叉處理的混沌多變量Hash函數。算法的安全性基于多變量多項式方程組求解困難性和混沌理論復雜性的Hash算法。該算法的并行模塊交叉處理上一輪迭代值，并且在并行模塊后添加一個二次多變量多項式結構，以解決并行Hash函數算法中明文分塊之間聯系不夠緊密的問題。本文還對該算法做了詳細的理論分析和仿真驗證，結果表明該算法的

4、并行交叉處理結構大大彌補了傳統(tǒng)多變量多項式密碼的運行效率不足，且輸出函數的合理選用使的算法可以抵御偽造攻擊、差分攻擊等常見攻擊，滿足Hash函數的多項性能要求。
　　(3)借鑒HAIFA結構本文構造了一種不帶密鑰的混沌多變量Hash算法，可以抵御對傳統(tǒng)Merkle-Damg(a)rd結構的多種攻擊。算法的壓縮函數中采用了混沌映射進行并行處理，以提高HAIFA結構的處理速度，算法的輸出函數使用一個多變量多項式方程組結構來調整輸出Ha