資訊安全中的密碼雜湊函式是什麼?


密碼雜湊函式是密碼學中使用的數值函式。密碼雜湊函式將雜湊函式的訊息傳遞能力與安全特性相結合。

術語“雜湊函式”在計算機科學中經常使用,它被定義為一個將任意長度的輸入字串壓縮成固定長度字串的函式。但是,如果它滿足更多要求,則可用於密碼學應用,然後它被稱為密碼雜湊函式。

密碼雜湊函式是密碼學領域中最基本的工具,用於管理許多安全目標,例如真實性、數字簽名、偽隨機數生成、數字隱寫術、數字時間戳等。

雜湊函式是一個函式,它接收任意長度的訊息作為輸入,並將其轉換為固定長度的輸出,稱為雜湊值、訊息摘要、校驗和或數字指紋。

雜湊函式是一個函式 f: D -> R,其中域 D = {0, 1}*,它定義了域的元素包括可變長度的二進位制字串;範圍 R = {0, 1}n,對於某些 n >= 1,它定義了範圍的元素是固定長度的二進位制字串。因此,f 是一個函式,它將任意大小的訊息 M 作為輸入,並生成大小為 n 的固定長度雜湊結果 h。

當雜湊函式 f 的域 D 是有限的時,它被定義為壓縮函式,即如果函式 f 將固定長度的訊息作為輸入並生成較短的固定長度輸出。

密碼雜湊函式的特性

雜湊函式的各種特性如下:

  • 對於任何給定的資料,計算雜湊值非常容易。

  • 它應該接受任意大小的資訊塊作為輸入。

  • 它應該生成固定長度的輸出。

  • 它在具有確定性和高效可重複性的同時,應該表現得像隨機函式。

  • 它應該接收任意長度的輸入,並輸出固定長度的隨機字串。

  • 對於相同的輸入,H 應該始終產生相同的輸出。

  • 如果給定訊息 M,則可以很容易地計算其對應的摘要 h;其中 h 可以在多項式時間 O(n) 內計算,其中 n 是輸入訊息的長度。

  • 給定訊息摘要 h,發現滿足 H(M) = h 的 M 在計算上是複雜的。這被稱為單向性或原像抗性特性,即無法根據給定的雜湊值找到訊息。

  • 給定訊息 M1,在計算上不可能發現另一個訊息 M2 ≠ M1 使得 H(M1) = H(M2)。這被稱為弱碰撞抗性或第二原像抗性特性。

  • 在計算上不可能找到任何一組不同的訊息 (M1, M2) 使得 H(M1) = H(M2)。這被定義為強碰撞抗性特性。

更新於:2022年3月14日

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