基于混沌动力学的Hash函数的研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:piaoyisuifengpiao001
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Hash函数是现代密码学重要的组成部分,广泛用于数据完整性保护,消息认证和数字签名等方面。国际通用的标准MD5和SHA-1算法相继被证明是不安全的,传统的Hash函数面临着重大挑战。为此,美国国家标准协会(NIST)于2007年公开征集新的Hash算法标准,即SHA-3算法。大量新颖的算法不断被提出,为Hash函数的构造提供了新的思路。由于混沌的初值敏感性、遍历性和伪随机性,使得基于混沌系统的Hash函数成为信息安全研究的热点。  在本论文中,我们做了以下工作:  根据对现代Hash函数和混沌Hash函数的分析,提出了一种串并行混合的Hash函数。算法执行时,有限个消息分组并行处理,每一个消息分支顺序执行。串行部分采用宽管道结构,能够有效抵抗多碰撞攻击。内部压缩函数基于二维耦合映像格子,具有快速扩散和混乱的效果。算法的输出Hash值长度可变,从而增强了算法的灵活性。我们还计算了算法的操作数,同时对算法的效率进行了评估,考虑到安全性与效率之间的平衡,该算法可以作为新型并行Hash函数的候选算法。  对基于动态查找表的带密钥的Hash函数进行了安全性分析。原算法利用特定密钥下的分段线性混沌映射迭代产生4个32位的初始缓存器,然后利用与消息对应的复合函数来更新动态查找表和缓存器的状态值。按顺序处理完所有的消息分组之后,最后的缓存器值就是最终的Hash值。我们给出了算法产生碰撞的缓存器约束条件,在该条件下,我们能够以O(2100)的代价找到其输出碰撞,此代价远大于生日攻击的代价,该算法可以抵抗生日攻击。但是,由于该算法内部状态比特值不足以达到输出状态比特值的2倍,因此该算法不能抵抗多碰撞攻击。
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