Efekt lawinowy

Efekt lawinowy ("efekt obsunięcia się ziemi") jest właściwością szyfrów blokowych i algorytmów kryptograficznych funkcji haszowych. Jest on często pożądany w kryptografii. Efekt ten mówi, że duża część wyjścia musi się zmienić, nawet jeśli wejście zmienia się tylko nieznacznie. W dobrych szyfrach blokowych oznacza to: Niewielka zmiana klucza lub zwykłego tekstu powinna spowodować silną zmianę szyfru.

Oznacza to, że małe zmiany mogą się szybko rozprzestrzeniać, gdy algorytm używa iteracji. Stąd każdy bit wyjścia zależy od każdego bitu wejścia.

Termin "efekt lawinowy" został po raz pierwszy użyty przez Horsta Feistela (Feistel 1973). Później koncepcja ta została zidentyfikowana przez Shannon jako własność zamieszania.

Jeżeli szyfr blokowy lub funkcja kryptograficznego haszu nie spełnia w znacznym stopniu efektu lawinowego, to ma on słabą randomizację. Tak więc kryptoanalityk może sporządzać prognozy dotyczące wejścia, jeśli podano tylko wyjście. Może to wystarczyć do częściowego lub całkowitego przerwania (złamania) algorytmu.

Jest to jeden z podstawowych celów projektu, gdy ludzie tworzą silny szyfr lub kryptograficzny hasz. Starają się zbudować w niej dobry efekt lawinowy. Matematycznie wykorzystuje się w tym efekt motyla. Dlatego większość szyfrów blokowych jest szyframi produktowymi. To również dlatego funkcje haszowe mają duże bloki danych.

Funkcja haszu SHA1 ma dobry efekt lawinowy. Przy zmianie jednego bitu suma haszyszu staje się zupełnie inna.Zoom
Funkcja haszu SHA1 ma dobry efekt lawinowy. Przy zmianie jednego bitu suma haszyszu staje się zupełnie inna.

Nazwa

Pochodzenie nazwy to osuwiska ziemi. Niewielka skała może spaść, pokryć się śniegiem i spowodować destrukcyjne osunięcie się ziemi. Skała była mała, ale mogła spowodować wiele zniszczeń. To jest to samo, co ten efekt. Niewielka zmiana wejścia (skały) powinna spowodować zmianę wyjścia (krajobrazu).

Surowe kryterium lawinowe

Surowe kryterium lawinowe (SAC; "kryterium silnego obsunięcia się ziemi") jest właściwością funkcji boolean. Ma ono znaczenie dla kryptografii. Jest ono spełnione, jeśli wszystkie bity wyjściowe zmienią się z prawdopodobieństwem 50 procent, jeśli zmieni się jeden bit wejściowy.

SAC został zbudowany w oparciu o koncepcje kompletności ewolucji i lawiny. Został on wprowadzony przez Webstera i Tavaresa w 1985 roku. Obecnie jest to wymóg dla każdego nowoczesnego systemu kryptograficznego. Został on np. spełniony przez wszystkich finalistów konkursu AES.

Kryterium niezależności bitowej

Kryterium niezależności bitu (BIC; kryterium niezależne od bitu) jest kryterium. To idzie: Gdy jeden bit wejściowy jest zmieniony (odwrócony), dwa bity wyjściowe powinny zmieniać się niezależnie od siebie. Odnosi się to do wszystkich bitów.

Nie byłoby to np. zadowalające, gdyby jeden bit wyjściowy zmienił się tylko wtedy, gdy drugi bit wyjściowy również się zmienił. Mogą się one zmienić tylko dlatego, że zmienił się bit wejściowy. W przeciwnym razie, bity wyjściowe byłyby od siebie zależne.

Powiązane strony

  • Dezorientacja i dyfuzja

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest efekt lawiny?


A: Efekt lawiny (znany również jako "efekt osuwiska") to właściwość szyfrów blokowych i algorytmów kryptograficznych funkcji skrótu, która mówi, że mała zmiana klucza lub tekstu jawnego powinna spowodować dużą zmianę w szyfrogramie.

P: Kto pierwszy użył terminu "efekt lawiny"?


O: Termin efekt lawiny został po raz pierwszy użyty przez Horsta Feistela w 1973 roku.

P: Jak to się ma do własności Shannona o chaosie?


O: Koncepcja efektu lawiny została zidentyfikowana przez Shannon's property of confusion, która mówi, że jeżeli szyfr blokowy lub kryptograficzna funkcja skrótu nie spełnia tego stopnia w znacznym stopniu, to ma słabą randomizację i może być częściowo lub całkowicie złamana (cracked).

P: Jakie są niektóre cele projektowe przy tworzeniu silnych szyfrów?


O: Kiedy ludzie tworzą silne szyfry, starają się wbudować w nie dobry efekt lawinowy, wykorzystując zasady matematyczne, takie jak efekt motyla. To dlatego większość szyfrów blokowych to szyfry iloczynowe i dlatego funkcje skrótu mają duże bloki danych.

P: Co się dzieje, jeżeli algorytm nie spełnia efektu lawiny?


O: Jeżeli algorytm nie spełnia efektu lawiny w znacznym stopniu, to ma słabą randomizację i może być częściowo lub całkowicie złamany (złamany) przez kryptoanalityków, którzy potrafią przewidzieć dane wejściowe na podstawie tylko danego wyjścia.

P: Dlaczego większość szyfrów blokowych wykorzystuje szyfry iloczynowe?


O: W większości szyfrów blokowych stosuje się szyfry iloczynowe, ponieważ pomagają one wbudować w nie dobre efekty lawinowe, wykorzystując zasady matematyczne, takie jak efekt motyla.

P: Dlaczego funkcje skrótu mają duże bloki danych?


O: Funkcje skrótu mają duże bloki danych, ponieważ pomaga to w budowaniu dobrych efektów lawinowych z wykorzystaniem zasad matematycznych, takich jak efekt motyla.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3