一种基于混沌的带密钥hash函数的碰撞问题及分析.pdfVIP

第57卷第5期2008年5月 物 理 学 报 V01．57，No．5，May，2008 1000．3290／2008157(05)／2737—06ACTAPHYSICASINICA @2008 Chin．Phys．Soc． 一种基于混沌的带密钥hash函数的碰撞问题及分析* 王继志1’ 王美琴2’ 王英龙1’ 1)(山东省计算中心。济南250014) 2)(山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室，济南250100) (2007年6fl26日收到；2007年9月17日收到修改稿) 指出了一类基于混沌映射构造带密钥单向hash函数算法的碰撞问题，并对其产生的机理进行了初步分析，给 出了数字化混沌序列非奇异的定义，证明了数字化混沌序列非奇异的充要条件，并分析了变参数离散混沌动力系 统数字化后序列的周期性．分析结果表明这类算法产生碰撞的原因是其对混沌映射的数字化导致混沌序列的奇异 性，因此必须谨慎选择混沌映射的数字化方法以保证混沌序列的非奇异性． 关键词：混沌，带密钥散列函数，碰撞，非奇异性 PACC：0545 1．引 言 2．碰撞问题 混沌是一种动力学行为，混沌现象表面上看起 2．1．原算法概述 来是随机的、不可预测的，但实际上却是按照严格而 文献[1]中的算法将256位的明文块映射为128 且常常是简单的规律发生变化的一种自然现象，可 位的Hash值，其中密钥为128位．映射采用混沌神 以利用简单的数学表达式产生复杂的混沌行为．因 经网络，具有输入和输出两层结构，输入层具有8个 此，混沌的这种性质在现代密码学中具有重要的应 节点，输出层具有4个节点．具体算法如下： 用价值．目前，已有很多文献提出了基于混沌映射构 I)256位的明文块分成32个8比特的数据，其 造带密钥的单向hash函数的算法¨-51．其中文献[1] 中每4个8比特的数据为一组，记为P。，。P。．。P。．： 提出了一种基于混沌神经网络的带密钥的单向 P¨…P7．oP7．1P7．2P7．3共8组． Hash函数构造方法．该方法通过使用以混沌分段线 2)每组4个8比特数据Pft0P¨P∞P∞i=0， 性函数作为输出函数的神经网络和基于时空混沌的 112161／224 l，…，7，通过固定权值[1／28 1／232]，即 密钥生成函数实现明文和密钥信息的混淆和扩散． 然而，通过仔细考察，发现该算法比较容易构造明文 转化为[0，1]之间的小数． 对，使得明文对的hash值在同一密钥下发生碰撞， 3)将P。i=0，l，…，7分别输入8个输入层节 不满足hash函数的抗碰撞性；也比较容易构造密钥 点，其节点的传递函数为 对，使得对同一明文的hash值发生碰撞，不满足对