Whirlpool (хэш-функция)

джакузи
Общий
Дизайнеры	Винсент Реймен , Пауло СЛМ Баррето
Впервые опубликовано	2000, 2001, 2003
Получено из	Квадрат , АЭС
Сертификация	НЕССИ
Деталь
Размеры дайджеста	512 бит
Претензии по безопасности	Большой размер хэш-суммы
Структура	Миягути-Пренель
Раунды	10
Лучший публичный криптоанализ
	В 2009 году было объявлено о рикошетной атаке , которая представляет собой полное столкновение с 4,5 раундами Whirlpool в 2 120 операций, столкновений с полусвободным стартом против 5,5 туров в 2 120 время и полусвободный старт около столкновений против 7,5 раундов в 2 128 время.

В информатике и криптографии криптографическая Whirlpool (иногда называемый WHIRLPOOL ) — это хеш-функция . Он был разработан Винсентом Рейменом (соавтором Advanced Encryption Standard ) и Пауло С.Л.М. Баррето , которые впервые описали его в 2000 году.

Хэш рекомендован проектом NESSIE . Он также был принят Международной организацией по стандартизации (ISO) и Международной электротехнической комиссией (IEC) как часть совместного международного стандарта ISO/IEC 10118-3 .

Особенности конструкции

Whirlpool — это хеш, созданный на основе Square блочного шифра и относящийся к этому семейству функций блочного шифра.

Whirlpool — это конструкция Миягути-Пренеля, основанная на существенно модифицированном усовершенствованном стандарте шифрования (AES).

Whirlpool принимает сообщение любой длины меньше 2 ²⁵⁶ бит и возвращает 512-битный дайджест сообщения . ^[3]

Авторы заявили, что

«WHIRLPOOL не запатентован (и никогда не будет) запатентован . Его можно использовать бесплатно для любых целей». ^[2]

Изменения версий

Исходный Whirlpool будет называться Whirlpool-0 , первая версия Whirlpool будет называться Whirlpool-T , а последняя версия будет называться Whirlpool в следующих тестовых векторах.

В первой версии 2001 года S-box был изменен со случайно сгенерированного с хорошими криптографическими свойствами на тот, который имеет лучшие криптографические свойства и его легче реализовать на аппаратном уровне.
Во второй версии (2003 г.) был обнаружен недостаток в матрице диффузии , который снизил расчетную безопасность алгоритма ниже его потенциала. ^[4] Изменение констант вращающейся матрицы 8x8 с (1, 1, 3, 1, 5, 8, 9, 5) на (1, 1, 4, 1, 8, 5, 2, 9) решило эту проблему.

Внутренняя структура

Хэш-функция Whirlpool представляет собой конструкцию Меркла-Дамгорда, основанную на AES -подобном блочном шифре W в режиме Миягути-Пренеля . ^[2]

Блочный шифр W состоит из матрицы состояний 8×8. $S$ байтов, всего 512 бит.

Процесс шифрования состоит из обновления состояния с помощью четырех раундовых функций за 10 раундов. Четыре функции раунда: SubBytes (SB), ShiftColumns (SC), MixRows (MR) и AddRoundKey (AK). Во время каждого раунда новое состояние вычисляется как $S=AK\circ MR\circ SC\circ SB(S)$ .

Суббайты

Операция SubBytes применяет нелинейную перестановку (S-блок) к каждому байту состояния независимо. 8-битный S-блок состоит из трех меньших 4-битных S-блоков.

ShiftColumns

Операция ShiftColumns циклически сдвигает каждый байт в каждом столбце состояния. В столбце j байты сдвинуты вниз на j позиций.

МиксРовс

Операция MixRows представляет собой умножение справа каждой строки на матрицу 8×8. $GF({2^{8}})$ . Матрица выбирается так, чтобы число ветвей (важное свойство при рассмотрении устойчивости к дифференциальному криптоанализу ) было 9, что является максимальным значением.

Аддраундкей

Операция AddRoundKey использует побитовое исключающее ИЛИ для добавления ключа, рассчитанного по расписанию ключей, к текущему состоянию. Расписание ключей идентично самому шифрованию, за исключением того, что функция AddRoundKey заменена функцией AddRoundConstant , которая добавляет заранее определенную константу в каждом раунде.

Хэши Whirlpool

Алгоритм Whirlpool претерпел две редакции с момента его первоначальной спецификации 2000 года.

Люди, включившие Whirlpool, скорее всего, будут использовать самую последнюю версию Whirlpool; Хотя в более ранних версиях Whirlpool не было известных недостатков безопасности, самая последняя версия имеет лучшие характеристики эффективности аппаратной реализации, а также, вероятно, будет более безопасной. Как упоминалось ранее, это также версия, принятая в международном стандарте ISO/IEC 10118-3 .

512-битные (64-байтовые) хеши Whirlpool (также называемые дайджестами сообщений ) обычно представляются в виде 128-значных шестнадцатеричных чисел.
Ниже показаны 43-байтовые входные данные ASCII (не включая кавычки) и соответствующие хэши Whirlpool:

Версия	Входная строка	Вычисленный хэш
Водоворот-0	« Быстрая бурая лиса прыгает через ленивую собаку »	4F8F5CB531E3D49A61CF417CD133792CCFA501FD8DA53EE368FED20E5FE0248C 3A0B64F98A6533CEE1DA614C3A8DDEC791FF05FEE6D971D57C1348320F4EB42D
Водоворот-Т	« Быстрая бурая лиса прыгает через ленивую собаку »	3CCF8252D8BBB258460D9AA999C06EE38E67CB546CFFCF48E91F700F6FC7C183 AC8CC3D3096DD30A35B01F4620A1E3A20D79CD5168544D9E1B7CDF49970E87F1
джакузи	« Быстрая бурая лиса прыгает через ленивую собаку »	B97DE512E91E3828B40D2B0FDCE9CEB3C4A71F9BEA8D88E75C4FA854DF36725F D2B52EB6544EDCACD6F8BEDDFEA403CB55AE31F03AD62A5EF54E42EE82C3FB35

Реализации

Авторы предоставляют эталонные реализации алгоритма Whirlpool, включая версию, написанную на C , и версию, написанную на Java . ^[2] Эти эталонные реализации были опубликованы в открытом доступе. ^[2]

Однако исследования по анализу безопасности функции Whirlpool показали, что в среднем 8 случайных ошибок достаточно для компрометации обрабатываемого 512-битного хэш-сообщения Whirlpool и секретного ключа HMAC-Whirlpool в контексте Cloud of Вещи (CoT). Это подчеркивает необходимость усиления мер безопасности при его реализации. ^[5]

Принятие

Двумя из первых широко используемых криптографических программ, которые начали использовать Whirlpool, были FreeOTFE , а затем TrueCrypt в 2005 году. ^{[ нужна ссылка ]}

VeraCrypt (форк TrueCrypt ) включал Whirlpool (окончательную версию) в качестве одного из поддерживаемых алгоритмов хеширования. ^[6]

См. также

Цифровая отметка времени

Ссылки

^ Флориан Мендель1, Кристиан Рехбергер, Мартин Шлеффер, Сорен С. Томсен (24 февраля 2009 г.). Отскок атаки: криптоанализ уменьшенного водоворота и Грёстла (PDF) . Быстрое программное шифрование: 16-й международный семинар. {{cite conference}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Пауло С.Л.М. Баррето (25 ноября 2008 г.). «Хеш-функция WHIRLPOOL» . Архивировано из оригинала 29 ноября 2017 г. Проверено 9 августа 2018 г.
^ Баррето, Пауло СЛМ и Реймен, Винсент (24 мая 2003 г.). «Функция хеширования WHIRLPOOL» . Архивировано из оригинала (ZIP) 26 октября 2017 г. Проверено 9 августа 2018 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Кёдзи, Сибутани и Шираи, Тайдзо (11 марта 2003 г.). «О матрице диффузии, используемой в хеш-функции Whirlpool» (PDF) . Проверено 9 августа 2018 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Ли, В., Гао, З., Гу, Д., Ге, К., Ляо, Л., Чжоу, З., Лю, Ю. и Лю, З. (2017). Анализ безопасности хеш-функции Whirlpool в облаке вещей. Транзакции KSII в Интернете и информационных системах, 11 (1), 536–551. https://doi.org/10.3837/tiis.2017.01.028
^ «Водоворот» . Документация VeraCrypt . ИДРИКС . Проверено 9 августа 2018 г.

Внешние ссылки

Хэш-функция WHIRLPOOL на Wayback Machine (архивировано 29 ноября 2017 г.)
Jacksum на SourceForge , Java-реализации всех трёх редакций Whirlpool.
Whirlpool на GitHub — открытым исходным кодом на Go. реализация последней версии Whirlpool с
Реализация хеш-функции Whirlpool в Matlab
RHash — с открытым исходным кодом , который может вычислять и проверять хэш Whirlpool. инструмент командной строки
Perl Whirlpool Модуль на CPAN
Модуль Digest, реализующий алгоритм хеширования Whirlpool в Ruby
Ironclad — пакет шифрования Common Lisp , содержащий реализацию Whirlpool.
Стандарт ISO/IEC 10118-3:2004.
Тестовые векторы для хеша Whirlpool из NESSIE проекта
Управляемая реализация C#
Модуль Python Whirlpool

[1] Флориан Мендель1, Кристиан Рехбергер, Мартин Шлеффер, Сорен С. Томсен (24 февраля 2009 г.). Отскок атаки: криптоанализ уменьшенного водоворота и Грёстла (PDF) . Быстрое программное шифрование: 16-й международный семинар. {{cite conference}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[whirlpoolpg-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Пауло С.Л.М. Баррето (25 ноября 2008 г.). «Хеш-функция WHIRLPOOL» . Архивировано из оригинала 29 ноября 2017 г. Проверено 9 августа 2018 г.

[3] Баррето, Пауло СЛМ и Реймен, Винсент (24 мая 2003 г.). «Функция хеширования WHIRLPOOL» . Архивировано из оригинала (ZIP) 26 октября 2017 г. Проверено 9 августа 2018 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[4] Кёдзи, Сибутани и Шираи, Тайдзо (11 марта 2003 г.). «О матрице диффузии, используемой в хеш-функции Whirlpool» (PDF) . Проверено 9 августа 2018 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[5] Ли, В., Гао, З., Гу, Д., Ге, К., Ляо, Л., Чжоу, З., Лю, Ю. и Лю, З. (2017). Анализ безопасности хеш-функции Whirlpool в облаке вещей. Транзакции KSII в Интернете и информационных системах, 11 (1), 536–551. https://doi.org/10.3837/tiis.2017.01.028

[6] «Водоворот» . Документация VeraCrypt . ИДРИКС . Проверено 9 августа 2018 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

v т и ISO Стандарты по номеру стандарта
List of ISO standards – ISO romanizations – IEC standards
1–9999	1 2 3 4 6 7 9 16 17 31 -0 -1 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 68-1 128 216 217 226 228 233 259 261 262 302 306 361 500 518 519 639 -1 -2 -3 -5 -6 646 657 668 690 704 732 764 838 843 860 898 965 999 1000 1004 1007 1073-1 1073-2 1155 1413 1538 1629 1745 1989 2014 2015 2022 2033 2047 2108 2145 2146 2240 2281 2533 2709 2711 2720 2788 2848 2852 2921 3029 3103 3166 -1 -2 -3 3297 3307 3601 3602 3864 3901 3950 3977 4031 4157 4165 4217 4909 5218 5426 5427 5428 5725 5775 5776 5800 5807 5964 6166 6344 6346 6373 6385 6425 6429 6438 6523 6709 6943 7001 7002 7010 7027 7064 7098 7185 7200 7498 -1 7637 7736 7810 7811 7812 7813 7816 7942 8000 8093 8178 8217 8373 8501-1 8571 8583 8601 8613 8632 8651 8652 8691 8805/8806 8807 8820-5 8859 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -8-I -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 8879 9000/9001 9036 9075 9126 9141 9227 9241 9293 9314 9362 9407 9496 9506 9529 9564 9592/9593 9594 9660 9797-1 9897 9899 9945 9984 9985 9995
10000–19999	10006 10007 10116 10118-3 10160 10161 10165 10179 10206 10218 10279 10303 -11 -21 -22 -28 -238 10383 10585 10589 10628 10646 10664 10746 10861 10957 10962 10967 11073 11170 11172 11179 11404 11544 11783 11784 11785 11801 11889 11898 11940 (-2) 11941 11941 (TR) 11992 12006 12052 12182 12207 12234-2 12620 13211 -1 -2 13216 13250 13399 13406-2 13450 13485 13490 13567 13568 13584 13616 13816 13818 14000 14031 14224 14289 14396 14443 14496 -2 -3 -6 -10 -11 -12 -14 -17 -20 14617 14644 14649 14651 14698 14764 14882 14971 15022 15189 15288 15291 15398 15408 15444 -3 -9 15445 15438 15504 15511 15686 15693 15706 -2 15707 15897 15919 15924 15926 15926 WIP 15930 15938 16023 16262 16355-1 16485 16612-2 16750 16949 (TS) 17024 17025 17100 17203 17369 17442 17506 17799 18004 18014 18181 18245 18629 18916 19005 19011 19092 -1 -2 19114 19115 19125 19136 19407 19439 19500 19501 19502 19503 19505 19506 19507 19508 19509 19510 19600 19752 19757 19770 19775-1 19794-5 19831
20000–29999	20000 20022 20121 20400 20802 20830 21000 21001 21047 21122 21500 21827 22000 22275 22300 22301 22395 22537 23000 23003 23008 23009 23090-3 23092 23094-1 23094-2 23270 23271 23360 23941 24517 24613 24617 24707 24728 25178 25964 26000 26262 26300 26324 27000 series 27000 27001 27002 27005 27006 27729 28000 29110 29148 29199-2 29500
30000+	30170 31000 32000 37001 38500 39075 40500 42010 45001 50001 55000 56000 80000
Category