03.10 // Победителем конкурса SHA-3 стал алгоритм KeccaK

После кризиса хэш-функций SHA-1 и потенциального устаревания SHA-2, Национальный Институт Стандартов и Технологий США в 2007 году объявил конкурс на новый безопасный стандарт хэширования SHS SHA-3. Команды криптографов со всего мира предлагали свои варианты и совместно анализировали дизайн разработок, выявляя уязвимости.

Алгоритмы хэширования используются для создания уникальных цифровых отпечатков документов, в качестве элементов цифровых подписей, кодов аутентификации сообщений и как составные элементы многих других протоколов.

2 октября из пяти финалистов (BLAKE, Gr0stl, JH, KECCAK, Skein) был объявлен победитель Keccak (произносится как ketch-ack), разработанный командой авторов:

• Guido Bertoni (Italy) of STMicroelectronics,
• Joan Daemen (Belgium) of STMicroelectronics,
• Michaлl Peeters (Belgium) of NXP Semiconductors,
• Gilles Van Assche (Belgium) of STMicroelectronics.

NIST выбрал KeccaK за множество удивительных качеств, включая элегантный дизайн и возможность эффективной реализации на большом количестве аппаратных платформ. Ясная конструкция KeccaK облегчает проведение его анализа. Алгоритм особенно удачно показывает себя в специализированном исполнении на аппаратных платформах, превосходя в этом плане всех других финалистов и алгоритмы SHA-2.

Эксперт по комьютерной безопасности НИСТ Тим Полк отмечает: "KeccaK имеет преимущество в том, что атаки, рассчитанные против SHA-2 не действуют против него, поскольку эти два алгоритма устроены на совершенно разных принципах".

Полк предполагает, что новые полезные свойства Keccak найдут применение спустя годы, после его принятия. Так, он может быть использован в миниатюрных встраиваемых устройствах, которые не являются полноценными устройствами.

SHA-3 открывает новые возможности перед создателями безопасных протоколов, которых они не имели раньше. И это не пустые слова.

Вслед за экспертами НИСТ следует отметить, что уникальные возможности в универсализации помогают использовать KeccaK в качестве хэш-функции с произвольным размером выхода, в качестве потокового шифра, в качестве функции выработки ключей из пароля, в качестве кодов аутентификации сообщений, в качестве криптостойкого генератора псевдослучайных чисел с подкачкой энтропии из внешнего источника и с затиранием внутреннего состояния, в качестве возможного нового режима дополнения цифровых подписей.

Позднее авторы представили дуплексный режим работы KeccaK — потоковое шифрование с аутентификацией за один проход, что может составить альтернативу использовавшимся ранее блочным шифрам в шифровании пакетной связи.

Благодаря конструкции "Sponge" (губка) — бесключевой перестановки, лежащей в основе алгоритма, открывается масса способов дальнейшей универсализации алгоритма без его изменения. Это потребует более глубокого изучения свойств Sponge-хэшей, пришедших на замену конструкциям Дамгарда-Меркла и их аналогам и окажет стимулирующие влияние как на теоретические, так и на практические направления современной криптографии.

Интересно, что все эти универсальные возможности не являются отдельными нагромождаемыми модулями, как это пытались реализовать в других алгоритмах. Смена режимов использования также не требует каких-либо переключателей предопределённого формата и никак не ухудшает простоту конструкции. На вход могут быть поданы вместе с обрабатываемыми данными и служебные управляющие данные любого формата (например XML), что позволит управлять режимом использования, получая каждый раз новый выход гаммы.

Можно присоединиться к поздравлениям разработчиков этого смелого и достойного алгоритма и пожелать им дальнейших успехов.

Более подробно ознакомиться с новым алгоритмом и посмотреть некоторые предварительные обсуждения можно в статье Хэш-функция Keccak и конструкция Sponge как универсальный криптопримитив.

Источник: Национальный Институт Стандартов и Технологий США