SHA-3 (конкурс)

Из Википедии, свободной энциклопедии

SHA-3 (конкурс)

«SHA-3» — конкурс Национального института стандартов и технологий (NIST) на новую криптографическую хеш-функцию, предназначенную для дополнения и замены SHA-1 и SHA-2. Проводился в течение в 2007—2012 годов, в результате был избран алгоритм для реализации SHA-3.

Thumb

Официально объявлен в журнале Federal Register 2 ноября 2007 года[1]. Подобный конкурсный процесс алгоритма был использован ранее для шифрования Advanced Encryption Standard («AES»)[2]. 2 октября 2012 года объявлены результаты: хеш-алгоритмом под наименованием SHA-3 стал алгоритм Keccak[3].

Цели конкурса

Изначально организаторы конкурса предполагали заменить старые хеш-функции победителем, так как в 2006 году возникло предположение, что в будущем надежность хеш-функции SHA-2 значительно снизится из-за роста мощности и производительности устройств, а также из-за появления новых методов криптоанализа. Но к 2013 году так и не было предложено ни одной достаточно серьёзной атаки на SHA-2, и, по мнению Брюса Шнайера, переход на SHA-3 не являлся необходимым[4].

Процесс

Суммиров вкратце
Перспектива

Подача заявок была завершена 31 октября 2008 года. Список кандидатов, прошедших в первый раунд, был опубликован 9 декабря 2008 года[5]. В конце февраля 2009 года NIST провели конференцию, где представили заявленные в конкурс хеш-функции и обсудили критерии прохождения во второй раунд[6]. Список из 14 кандидатов, прошедших в раунд 2, был опубликован 24 июля 2009 года[7]. Ещё одна конференция состоялась 23 и 24 августа 2010 года в University of California, Santa Barbara, где были рассмотрены кандидаты, прошедшие во второй раунд[8]. О последнем туре кандидатов было объявлено 10 декабря 2010 года.[9] И только 2 октября 2012 года NIST объявил победителя — Keccak, его создатели: Guido Bertoni[англ.], Joan Daemen, Gilles Van Assche[англ.] из STMicroelectronics и Michaël Peeters[англ.] из NXP[3].

В отчётах NIST описывались критерии оценки конкурсантов; основными критериями оценки были безопасность, производительность и алгоритм хеш-функции[10][11][12].

Безопасность

Рассматривая безопасность алгоритмов-конкурсантов, NIST оценивал применимость хеш-функции, её устойчивость к атакам, соответствие общим для хеш-функций требованиям, а также соответствие требованиям для участников, использующих HMAC, псевдослучайные функции или рандомизированное хеширование. Этот критерий учитывался в первую очередь.

Производительность

Производительность — второй по важности критерий оценки после безопасности. При его проверке смотрели на скорость работы и требования к памяти. Сравнение происходило следующим образом:

  • В тесте ECRYPT Benchmarking of All Submitted Hashes (сокращённо eBASH) производились замеры скорости вычисления для большого числа 32- и 64-битных платформ.
  • Тест eXternal Benchmarking eXtension (сокращённо XBX) предоставил результаты для портативных устройств.
  • Дополнительно проверялась производительность и возможность оптимизации на многоядерных архитектурах. Тесты производились на архитектурах Cell Broadband Engine (сокращённо Cell) и NVIDIA Graphics Processing Units (сокращённо GPU)[13].

Также оценивалась скорость работы на конечных устройствах: ПК, мобильных устройствах (точки доступа, роутеры, портативные медиаплееры, мобильные телефоны и терминалы оплаты) и виртуальных машинах[14].

Алгоритм и характеристики реализации

Основными параметрами оценки алгоритма были гибкость и простота дизайна. Гибкость включает в себя возможность использования хеш-функции на большом числе платформ и возможности расширения набора инструкций процессора и распараллеливания (для увеличения производительности). Простота дизайна оценивалась по сложности анализа и понимания алгоритма, таким образом простота дизайна дает больше уверенности в оценке безопасности алгоритма.

Участники

Суммиров вкратце
Перспектива

NIST выбрали 51 хеш-функцию в первый тур[5]. 14 из них прошло во второй раунд[7], из которых было выбрано 5 финалистов. Неполный список участников представлен ниже.

Победитель

Победитель был объявлен 2 октября 2012 года, им стал алгоритм Keccak[15]. Он стал самым производительным на аппаратной реализации среди финалистов, а также в нём был использован нераспространённый метод шифрования — функция губки. Таким образом, атаки, рассчитанные на SHA-2, не будут работать. Ещё одним существенным преимуществом SHA-3 является возможность его реализации на миниатюрных встраиваемых устройствах (например, USB-флеш-накопитель).

Финалисты

NIST выбрал пять кандидатов, прошедших в третий (и последний) тур[16]:

Организаторами были опубликованы некоторые критерии, на которых основывался выбор финалистов[17]:

  • Производительность: «Некоторые алгоритмы были уязвимы из-за очень больших требований к производительности.»[17]
  • Безопасность: «Мы предпочли быть консервативными в безопасности и в некоторых случаях не выбрали алгоритмы с исключительной производительностью, потому что они менее безопасны в значительной степени.»[17]
  • Анализ: «NIST устранено несколько алгоритмов из-за неполной проверки или незрелости проекта.»
  • Разнообразие: «Хеш-функции, прошедшие в финал, основаны на различных режимах работы, в том числе и на принципе криптографической губки. С разными внутренними структурами, в том числе на основе AES, Bit slicing и на переменных XOR с дополнением.»[17]

Также был выпущен отчёт, поясняющий оценку алгоритмов[18][19].

Хеш-функции, не прошедшие в финал

Следующие хеш-функции попали во второй раунд, но не прошли в финал. Также было при объявлении финалистов: «Ни один из этих кандидатов не был явно взломан». В скобках указана причина, по которой хеш-функции не стала финалистом.

  • Blue Midnight Wish[20][21] (возможны проблемы с безопасностью)
  • CubeHash (Bernstein) (проблемы с производительностью)
  • ECHO (France Telecom)[22] (проблемы с производительностью)
  • Fugue (IBM) (возможны проблемы с безопасностью)
  • Hamsi[23] (высокие требования к ПЗУ, возможны проблемы с безопасностью)
  • Luffa[24] (возможны проблемы с безопасностью)
  • Shabal[25] (возможны проблемы с безопасностью)
  • SHAvite-3[26] (возможны проблемы с безопасностью)
  • SIMD (проблемы с производительностью, возможны проблемы с безопасностью)

Хеш-функции, не прошедшие во второй раунд

Следующие представители хеш-функций были приняты для первого раунда, но не прошли во второй. У них не было существенных криптографических уязвимостей. Большинство из них имеют слабые места в дизайне компонентов или у них были замечены проблемы с производительностью.

Заявленные хеш-функции с существенными уязвимостями

Не прошедшие в первый раунд хеш-функции имели существенные криптографические уязвимости:

Отказавшиеся конкурсанты

На протяжении первого раунда некоторые конкурсанты сами отказались от участия в конкурсе, потому что были взломаны на веб-сайте первого раунда конкурса[59]:

Отклонённые участники

Некоторые хеш-функции не были приняты в качестве кандидатов после внутреннего обзора NIST[5]. NIST не сообщил подробностей относительно того, почему эти кандидаты были отклонены. NIST также не дал полный список отклонённых алгоритмов, но 13 из них известны[5][73], но только следующие из них были опубликованы.

Классификация кандидатов

Суммиров вкратце
Перспектива

В таблице перечислены известные участники конкурса с указанием основных атрибутов хеш-функций и найденных атак.[84] В ней используются следующие аббревиатуры:

Подробнее , ...
Хеш-алгоритмFNWPKEYMDSOUTSBOXFSRARXBOOLCOLPRE
Abacus-X-4 x 4X8 x 8X--
ARIRANGXXX4 x 4, 8 x 8-8 x 8-----
AURORA--X4 x 4X8 x 8---
BLAKEX-X----X —---
Blender-X-----X-
BMW-XX----X---
*Boole----X-X-
Cheetah--X4 x 4, 8 x 8-8 x 8-----
ChiXXX--4 x 3--, --
CRUNCHX-X--8 x 1016-----
CubeHash8/1-------X--
*DHC--X--8 x 8---
DynamicSHAX-X-----, , -
DynamicSHA2X-X----X, , --
ECHO-X-4 x 4-8 x 8-----
ECOH--X--------
Edon-R-XX----X--
EnRUPT-X-----X--
Essence------X----
FSB-X--X------
Fugue-X-4 x 4X8 x 8-----
Gr0stl-X-8 x 8X8 x 8-----
Hamsi--X--4 x 4-----
JHXX-1.5 x 1.5-4 x 4---
Keccak-X------, --
*Khichidi-1--X---X--
LANE--X4 x 4X8 x 8-----
LesamntaX-X2 x 2, 4 x 4X8 x 8-----
Luffa----X4 x 4-----
Lux-X-4 x 4 , 8 x 8X8 x 8-----
MCSSHA-3------X--
MD6-X----X---
*MeshHash----X8 x 8----
NaSHAX----8 x 8X---
SANDstorm--X--8 x 8--, --
SarmalX--8 x 8-8 x 8----
Sgail-XX8 x 8, 16 x 16-8 x 8-X---
Shabal--X---X-, --
*SHAMATAXXX4 x 4-8 x 8---
SHAvite-3X-X4 x 4-8 x 8X----
SIMDXXXTRSC+----, , --
SkeinXXX-X--X---
Spectral Hash----X8 x 8-----
*StreamHash-----8 x 8----
SWIFFTX-----8 x 8-----
*Tangle-XX--8 x 8-X, , -
TIB3U-X--3 x 3-----
Twister-X-8 x 8X8 x 8---
Vortex---4 x 4X8 x 8---
*WAMM-X--X8 x 8-----
*Waterfall-X--X8 x 8X---
Закрыть

Примечания

Ссылки

Wikiwand - on

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.