论文部分内容阅读
随着信息安全重要性的日益凸显，作为信息安全基础和核心的密码技术受到了广泛关注和高度重视。Hash函数是密码学中的一个重要分支，它被广泛应用于各种不同的安全应用和网络协议中。由于一些在实践中广泛应用的Hash算法如MD5、SHA-1等被发现存在缺陷，有的甚至被攻破，NIST（National Instituteof Standards and Technology，美国国家标准和技术研究所）于2007年发起了面向全世界公开征集新Hash函数标准的竞赛。Keccak是被提交给NIST参加此次竞赛的64个算法之一。历经5年的评选，2012年10月2日，NIST宣布Keccak为最终获胜算法，成为新的Hash函数标准SHA-3。Keccak采用区别于经典Merkle-Damgard结构的独特设计理念，具有兼容性好、实现代价低等诸多优良的性质。Keccak一经提出便受到了密码学界的高度关注，被宣布为SHA-3标准后更成为当前Hash函数研究的热点。本论文主要做了以下几个方面的工作：1、对SHA-3轮函数中θ、ρ、π、χ、ι五个变换的性质进行了研究，得到了它们的逆变换，从而得到了轮置换Keccak-f的逆置换；推导得出了χ变换及其逆变换χ-1的所有32种输入差分对应的输出差分，得出了其差分分布表。2、提出了一种新的Double Kernel形式差分的搜索算法，效率较之已有算法有明显提高；并利用该算法找到了符合条件的256个汉明重量为6的DoubleKernel形式差分；证明了汉明重量为4及以下的Double Kernel形式差分不存在。3、从算法统计性能、Keccak-f的对称性及Keccak-f逆置换的安全性三个方面对SHA-3的安全性进行了分析。结果显示SHA-3的统计性能良好，利用Keccak-f的对称性进行内部差分攻击只适用于轮数非常少的情况，Keccak-f逆置换的存在并不对SHA-3的安全构成实质性威胁。