hash函数及其应用

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1、Hash函数及其应用1上讲主要内容回顾公钥密码体制的简介背包问题RSA算法ElGamal算法ECC算法IBE算法www.docin.comEmailglzisc@bupt.edu.cnTel:010-62284009www.docin.com3本讲主要内容哈希函数的简介哈希函数算法举例(SHA-1)哈希函数的安全性口令的安全性消息认证数字签名www.docin.com4引言在一个开放通信网络的环境中信息面临的攻击包括窃听、伪造、修改、插入、删除、否认等。因此需要提供用来验证消息完整性的一种机制或服务---消息认证。这种服务的主要功能包括

2、确保收到的消息确实和发送的一样确保消息的来源真实有效注对称密码体制和公钥密码体制都可提供这种服务但用于消息认证的最常见的密码技术是基于哈希函数的消息认证码。www.docin.com5认证码和检错码现代密码学中的消息认证码与通信学的消息检错码有密切的联系并由其演变而来。检错码是检测由于通信的缺陷而导致消息发生错误的方法认证码是用来检查由于恶意或有目的等方式修改消息的技术。www.docin.com6哈希Hash函数的简介也称散列函数、杂凑函数等是一种单向密码体制即它是一个从明文到密文的不可逆映射即只有加密过程不存在解

3、密过程。同时Hash函数可以将“任意”长度的输入经过变换以后得到固定长度的输出。Hash函数的这种单向特征和输出数据的长度固定的特征使得它可以生成消息或其他数据块的“数据指纹”也称消息摘要或散列值因此在数据完整性和数字签名等领域有广泛的应用的哈希函数在现代密码学中非常起着重要作用。www.docin.com7哈希函数的表示对不同长度的输入消息产生固定长度的输出。这个固定长度的输出称为原输入消息的“散列”或“消息摘要”MessageDigest。公式表示形式h=H(M)M任意长度的消息H哈希Hash函数或杂凑函数或散列函数

4、h固定长度的哈希值www.docin.com8哈希算法的性质(特点)输入消息是任意有限长度。输出哈希值是固定长度。容易计算对于任意给定的消息容易计算其哈希值。单向性对于给定的哈希值h要找到M使得H(M)h在计算上是不可行的。www.docin.com9哈希算法的性质(安全性)抗弱碰撞性对于给定的消息M1要发现另一个消息M2满足H(M1)H(M2)在计算上是不可行的。抗强碰撞性找任意一对不同的消息M1M2使H(M1)H(M2)在计算上是不可行的。雪崩效应当一个输入位发生变化时输出位将发生很大变化。www.doci

5、n.com10哈希函数的一般结构fM0bIV=CV0nfM1bnCV1n?fML-1bnCVL-1n输入分组分组数链接变量散列码的长度初始值压缩函数输入分组的长度www.docin.com11哈希函数的核心技术设计无碰撞的压缩函数f而攻击者对算法的攻击重点是压缩函数f的内部结构由于压缩函数f和分组密码一样是由若干轮处理过程组成所以对压缩函数f的攻击需通过对各轮之间的位模式的分析来进行分析过程常常需要先找出压缩函数f的碰撞。由于是压缩函数其碰撞是不可避免的。因此在设计压缩函数f时就应保证找出其碰撞在计算上是不可行的。常用的散列函数MD

6、5SHA系列www.docin.com12SHA的简介美国国家标准技术研究所NIST于1993年开发的另一个散列算法称为SHA。两年之后这个算法被修改为了今天广泛使用的形式。修改后的版本是SHA-1是数字签名标准中要求使用的算法。SHA接受任何有限长度的输入消息并产生长度为160比特的Hash值MD5仅仅生成128位的摘要因此抗穷举性更好。SHA-1设计时基于和MD4相同原理它有5个参与运算的32位寄存器字消息分组和填充方式与MD5相同主循环也同样是4轮但每轮进行20次操作非线性运算、移位和加法运算也与MD5类似但非线

7、性函数、加法常数和循环左移操作的设计有一些区别。www.docin.com13SHA-1哈希值的生成过程消息NbitsL512bits消息长度L(mod264)HSHA-1160HSHA-1CV1160HSHA-1CVi160HSHA-1CVL-1160512哈希值填充(0to511bits)512512512M0512bitsM1512bitsMi512bitsML-1512bits??100…0??IV160www.docin.com14SHA-1对单个512位分组的处理过程f1,Kt,W[0…19]20步f2,Kt,W[20…39]20步

8、f3,Kt,W[40…59]20步f4,Kt,W[60…79]20步hi(160比特)+++++模232加hi-1(160比特)Mi51