杂凑函数blake的攻击方法研究.pdf

摘 要

摘 要
杂凑函数是确保数据完整性和不可否认性的重要工具，在信息安全领域有着
非常广泛的应用。近几年，对杂凑函数安全性的研究取得了重要进展，我国密码
学家王小云教授成功破解了 MD4、MD5 等一系列杂凑函数，随着研究的深入和计
算能力的提高，SHA-1 等杂凑函数的安全性也面临挑战。因此，美国国家标准及
技术研究所于 2007 年开始征集新一代标准杂凑函数 SHA-3，经过严格评估，
BLAKE 等 14 个算法于 2009 年被选为第二轮候选算法，入围最后一轮评估的候选
算法也已于 2010 年 12 月公布。BLAKE 算法作为最终入围的 5 个算法之一，其安
全性有待进一步研究。
本文通过分析 BLAKE 的算法特点，运用下列三种分析方法对算法的安全性进
行了深入分析，取得了以下成果：
，发现了某些置换在减少运算轮数情况下存在设计
缺陷，并根据压缩运算的特点，采用分段-连接技术，对 BLAKE 算法进行了三轮
的自由起始原像攻击，降低了其抗原像攻击的计算复杂度。
，提出了改进的自由起始碰撞攻击，进一步降低了算法在
2 轮运算下抗碰撞攻击的计算复杂度。利用链路状态变量输入输出差分特征和中途
相遇思想，对六轮的 BLAKE-32 进行了中途相遇碰撞攻击，分析了该算法多轮运
算情况下的安全性。
，分析了初始差分值在各轮运算过程中的扩散特
征，在此基础上，对线性化差分攻击在 BLAKE 算法安全性分析中的有效性进行了
研究。研究表明，线性化差分攻击是当前攻击 BLAKE 算法最有效的方法。
关键词：杂凑函数 BLAKE 原像攻击 碰撞攻击 线性化差分攻击
Abstract

Abstract
As a tool in information security area, Cryptographic hash functions play an
important role in date integrity, non-repudiation and so on. In recent years, security
research on hash functions made great progress. A series of hash functions such as MD4,
MD5 has been broken by Wang et al. Following with research in-depth and computer
power improved, security of algorithms such as SHA-1 will also meet threat. So, The
National Institute of Standards and Technology called for new standard hash function
SHA-3 in 2007. There are fourteen candidates being selected for the second round
evaluation in 2009, and BLAKE as one of five candidates which was finally selected for
the third evaluation in December 2010, its security is worthy to study.
In this thesis, characteristics of BLAKE is analyzed, its security is deeply
researched by applying the following three atta