第三章-单向散列函数.ppt

第二部分 信息加密与信息隐藏 第3章 单向散列函数 本章导读 随着以Internet为基础的电子商务技术的迅猛发展,以公钥密码术,数字签名等为代表的加密安全技术已成为研究的热点 单向散列函数是数字签名中的一个关键环节,可以大大缩短签名时间并提高安全性 内容 3.1 单向散列函数概述 3.2 MD5算法 3.3 SHA-1算法 3.4 消息认证码(MAC) 3.5 对单向散列函数的攻击 小结 习题 3.1 单向散列函数概述 所谓的单向散列函数(Hash Function，又称哈希函数、杂凑函数)，是将任意长度的消息M映射成一个固定长度散列值h(设长度为m)的函数H： h = H(M) 3.1 单向散列函数概述 散列函数要具有单向性，则必须满足如下特性： 给定M，很容易计算h 给定h，根据H(M)=h反推M很难 给定M，要找到另一消息M‘并满足H(M)=H(M’)很难 在某些应用中，单向散列函数还需要满足抗碰撞(Collision)的条件：要找到两个随机的消息M和M，使H(M)=H(M)很难 3.1 单向散列函数概述 单向散列函数工作模式 3.1 单向散列函数概述 Hash函数好的性质 广泛的应用性 定长输出 实现性 单向性质 抗弱对抗性 强对抗性 独立性 抗近冲突 安全性 内容 3.1 单向散列函数概述 3.2 MD5算法 3.3 SHA-1算法 3.4 消息认证码(MAC) 3.5 对单向散列函数的攻击 小结 习题 3.2 MD5算法 MD表示消息摘要(Message Digest) MD5是MD4的改进版，该算法对输入的任意长度消息产生128位散列值(或消息摘要) MD5算法包括五个步骤 3.2 MD5算法 1）附加长度 将原消息长度的64位表示附加在填充后的消息后面。当原消息长度大于264时，用消息长度mod 264填充。这时，消息长度恰好是512的整数倍。 令M[0 1…N?1]为填充后消息的各个字(每字为32位)，N是16的倍数。 3.2 MD5算法 2）附加填充位 首先填充消息，使其长度为一个比512的倍数小64位的数。填充方法：在消息后面填充一位1，然后填充所需数量的0。填充位的位数从1～512。 3.2 MD5算法 3）初始化MD缓冲区 初始化用于计算消息摘要的128位缓冲区。这个缓冲区由四个32位寄存器A、B、C、D表示。寄存器的初始化值为(按低位字节在前的顺序存放)： A: 01 23 45 67 B: 89 ab cd ef C: fe dc ba 98 D: 76 54 32 10 3.2 MD5算法 4) 按512位的分组处理输入消息 这一步为MD5的主循环，包括四轮。每个循环都以当前的正在处理的512比特分组Yq和128比特缓冲值ABCD为输入，然后更新缓冲内容。 3.2 MD5算法 单个512比特分组的MD5主循环处理 3.2 MD5算法 四轮的操作类似，每一轮进行16次操作。各轮的操作过程如图所示。 （ MD5某一轮的1次执行过程 ） 3.2 MD5算法 四轮操作的不同之处在于每轮使用的非线性函数不同.这四个非线性函数分别为(其输入/输出均为32位字)： F(X,Y,Z) = (X ? Y)? ((～X) ? Z) G(X,Y,Z) = (X ? Z) ?(Y ? (～Z)) H(X,Y,Z) = X ? Y ?Z I(X,Y,Z) = Y ?(X ?(～Z)) 其中， ?表示按位与； ?表示按位或；～表示按位反； ?表示按位异或。 3.2 MD5算法 这一步中还用到了一个有64个元素的表T[1..64]，T[i]=232×abs(sin(i))，i的单位为弧度。 将这一步骤的处理过程归纳如下： for i = 0 to N/16?1 do /* 每次循环处理16个字，即512位的消息分组*/ /*把A存为AA，B存为BB，C存为CC，D存为DD*/ AA = A BB = B CC = C DD = D 3.2 MD5算法 5) 输出 由A、B、C、D四个寄存器的输出按低位字节在前的顺序(即以A的低字节开始、D的高字节结束)得到128位的消息摘要。 以上就是对MD5算法的描述。MD5算法的运算均为基本运算，比较容易实现且速度很快。 内容