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详解常用哈希函数(SM3算法)

2020-10-11 07:55:32 来源:PlatON 作者:

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详解常用哈希函数(SM3算法)

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SM3算法简介

SM3是我国商用密码管理局颁布的商用密码哈希函数,广泛应用于:商用密码应用中的辅助数字签名和验证、消息认证码的生成与验证、随机数的生成等领域。SM3在结构上属于基本压缩函数迭代型的哈希函数。

SM3算法描述

输入数据长度为l比特,1≤l ≤264-1;输出哈希值的长度为256比特。

常量与函数

SHA-256算法使用以下常数与函数:

· 常量

初始值IV=7380166f 4914b2b9 172442d7 da8a0600 a96f30bc 163138aa e38dee4d b0fb0e4e。

· 函数

布尔函数

算法描述

· 填充

对数据填充的目的是使填充后的数据长度为512的整数倍。因为迭代压缩是对512位数据块进行的,如果数据的长度不是512的整数倍,最后一块数据将是短块,这将无法处理。

设消息m长度为l比特,首先将比特“1”添加到m的末尾,再添加k个“0”,其中,k是满足下式的最小非负整数,l+1+k=448mod512

然后再添加一个64位比特串,该比特串是长度l的二进制表示。填充后的消息m的比特长度一定为512的倍数。

以信息“abc”为例显示补位的过程。a, b, c对应的ASCII码分别是97, 98, 99;于是原始信息的二进制编码为:01100001 01100010 01100011

① 补一个“1” :0110000101100010 01100011 1
② 补423个“0”:01100001 01100010 01100011 10000000 00000000 … 00000000 
③ 补比特长度24 (64位表示),得到512比特的数据:

· 消息扩展

对一个消息分组B(i)迭代压缩之前,首先进行消息扩展:

将16个字的消息分组B(i)扩展生成如下的132个字,供压缩函数CF使用W0,W1,…,W67,W′0,W′1,…,W′63

消息扩展把原消息位打乱,隐蔽原消息位之间的关联,增强了安全性

消息扩展的步骤如下:

· 迭代压缩处理

· 压缩函数

· 基本压缩函数F

· SM3工作全过程

· 压缩函数的作用

压缩函数是SM3安全的关键。

第一个作用是数据压缩。SM3的压缩函数CF把每一个512位的消息分组B(i)压缩成256位.经过各数据分组之间的迭代处理后把l位的消息压缩成256位的哈希值。

第二个作用是提供安全性。在SM3的压缩函数CF中,布尔函数FFj(X,Y,Z)和GGj(X,Y,Z)是非线性函数,经过循环迭代后提供混淆作用。

置换函数P0(X)和P1(X)是线性函数,经过循环迭代后提供扩散作用.加上压缩函数CF中的其它运算的共同作用,压缩函数CF具有很高的安全性,从而确保SM3具有很高的安全性。

安全性

· 专业机构设计,经过充分测试和论证
· 安全性可满足上述应用的安全需求
· 学者已开展对SM3的安全分析(如缩减轮的分析),尚未发现本质的缺陷

常用的SM3算法就讲到这里啦,下节课我们将学习常用哈希函数在区块链中的应用,敬请期待!

以上就是关于对详解常用哈希函数(SM3算法)的详细介绍。欢迎大家对详解常用哈希函数(SM3算法)内容提出宝贵意见

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