Криптографические xэш - функции

Хэшированием называется преобразование исходного информационного массива произвольной длины в битовую строку фиксированной длины. Криптографическая хэш-функция — хэш-функция, являющаяся криптографически стойкой, то есть удовлетворяющая ряду требований, специфичных для криптографических приложений.

Требования к криптографически стойким хэш-функциям :

• Для заданного значения хэш-функции должно быть невозможно вычислить блок данных , для которого .
• Стойкость к коллизиям первого рода: для заданного сообщения должно быть вычислительно невозможно подобрать другое сообщение , для которого .
• Стойкость к коллизиям второго рода: должно быть вычислительно невозможно подобрать пару сообщений , имеющих одинаковый хэш.

Математически хэш функцию можно записать в виде: ,

где – исходное сообщение, – значение хеш-функции.

Для криптографических хэш-функций также важно, чтобы при малейшем изменении аргумента значение функции сильно изменялось (лавинный эффект).

Принципы построения

Итеративная последовательная схема

Для построения хэш-функций используется cтруктура Меркля-Дамгарда. Cжимающая функция преобразует блоков,размер каждого состоит из бит.

В качестве начального значения переменной используется произвольное вектор инициализации . Каждый следующий блок данных объединяется с выходным значением сжимающей функции на предыдущей итерации. Если длина блока < , дополняется длиной сообщения и 0. Значением хэш-функции являются выходные бит последней итерации.

Сжимающая функция

Односторонняя функция сжатия преобразует два входных блока фиксированной длины в выходной блок фиксированной длины. В качестве функции сжатия можно использовать блочный шифр с симметричными ключами, например AES.

В качестве сжимающей функции можно расмотреть одностороннюю функцию сжатия Миагучи-Пренеля (Miyaguchi–Preneel). Чтобы сделать алгоритм более устойчивым к атаке, исходный текст, ключ шифра и зашифрованный текст складываются с помощью и создают новый дайджест. Эта схема используется в Whirlpool для создания хэш-функции