李建瑞，汪鹏君，张跃军（宁波大学电路与系统研究所，浙江宁波315211）



SHA－3算法的抗原象攻击性能优化

李建瑞，汪鹏君＊，张跃军
（宁波大学电路与系统研究所，浙江宁波315211）

摘 要：通过对SHA－3算法置换函数Keccak－f的线性性质以及缩减轮数的Keccak杂凑函数原象攻击的研究，提出了SHA－3算法的抗原象攻击性能优化设计方案．首先结合Keccak杂凑函数的差分特点和θ置换函数的奇偶性质，分析了基于CP－kernel的SHA－3算法原象攻击；然后针对目前实施原象攻击的方法，在θ置换函数运算后异或随机数以打乱其汉明重量，改变CP－kernel的校验性质，阻止攻击者利用中间相遇的方法寻找原象，提高了SHA－3算法的抗原象攻击能力；最后利用VHDL硬件语言实现抗原象攻击SHA－3算法的设计方案，验证了该算法的正确性以及安全性．

关 键 词：SHA－3算法；Keccak杂凑函数；抗原象攻击；随机数；安全性

Hash函数又称杂凑函数，被广泛应用于数字签名、消息认证、密码协议等，在密码学领域扮演着极其重要的角色．2007年，美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）发布了一项公开征集活动，旨在推选密码学中散列函数的新标准——SHA－3算法．经过3轮筛选，2012年Keccak杂凑函数凭借其新颖的设计方法、较强的安全性能以及良好的实现方法成为新一代SHA－3算法［1］．Keccak杂凑算法采用标准Sponge结构进行迭代，在软硬件平台上能够安全有效地实现，且能满足NIST对所提交算法的要求．同时NIST的计算机安全专家也对SHA－3算法的安全性能给予了高度评价［2］，自此，Keccak作为一个新型杂凑函数登上了密码学的舞台．

由……