BLAKE 哈希函数 及 ChaCha20流密码

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了BLAKE 哈希函数 及 ChaCha20流密码相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1. 引言

BLAKE和BLAKE2为基于Dan Bernstein的ChaCha流密码的哈希函数。

BLAKE作为SHA-3算法的竞争者之一,在最后一轮输给了Keccak。

ChaCha基于4x4 array of words操作。而BLAKE重复将8-word哈希值与16个message words结合,将其ChaCha结果裁剪获得下一个哈希值。

与SHA-2算法类似,BLAKE也主要分为BLAKE-256和BLAKE-512。

BLAKE系列哈希算法有:

  • BLAKE-256:使用32-bit words,输出的digest size为256 bit。
  • BLAKE-224:使用32-bit words,输出的digest size为224 bit。
  • BLAKE-512:使用64-bit words,输出的digest size为512 bit。
  • BLAKE-384:使用64-bit words,输出的digest size为384 bit。

2. BLAKE2

BLAKE2为对BLAKE的改进版本,于2012年12月提出。BLAKE2与BLAKE的具体差异在于:

  • BLAKE2移除了BLAKE round函数中的message words与常量的加法运算。
  • BLAKE2改了2个rotation常量
  • BLAKE2简化了padding
  • BLAKE2增加了parameter block,该parameter block会与初始向量进行XOR运算
  • BLAKE2b(BLAKE-512的继任者):将round数由16减为12。
  • BLAKE2s(BLAKE-256的继任者):将round数由14减为10。

3. ChaCha20

ChaCha流密码由Dan Bernstein于2008年发明,在Salsa基础上进行了改进。由于其具有20轮的加密运算,因此也称为ChaCha20。每一轮包含如下4次“quarter-round”函数运算:

a += b; d ^= a; d <<<= 16;
c += d; b ^= c; b <<<= 12;
a += b; d ^= a; d <<<= 8;
c += d; b ^= c; b <<<= 7;

其中a,b,c,d为32-bit words,<<<为bitwise left rotation。

Mina中对ChaCha的以上4个“quarter-round”函数分别进行了circuit constraint设计,分别实现了相应的gate:

  • ChaCha0 gate:对应a += b; d ^= a; d <<<= 16;
  • ChaCha1 gate:对应c += d; b ^= c; b <<<= 12;
  • ChaCha2 gate:对应a += b; d ^= a; d <<<= 8;
  • ChaChaFinal gate:对应c += d; b ^= c; b <<<= 7;

参考资料

[1] BLAKE (hash function)
[2] The ChaCha Stream Cipher for Transport Layer Security
[3] chacha20-poly1305

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以上是关于BLAKE 哈希函数 及 ChaCha20流密码的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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