2016012097+范彦澜+作业5

Posted 2020-11-04 kisaragiayano

(1)给出散列函数的具体应用。
答：1、消息认证
       2、数字签名
       3、产生单向口令文件
       4、入侵检测和病毒检测
       5、构建随机函数或用作伪随机数发生器

(2)结合生日攻击、以及2004、2005年王晓云教授有关MD5安全性和2017年Google公司SHA-1的安全性，说明散列函数的安全性以及目前安全散列函数的发展。
答：
1、密码学Hash函数H的安全性要求：输入长度可变、输出长度固定、效率、抗原像攻击（单向性）、抗第二原像攻击（抗弱碰撞性）、抗碰撞攻击（抗强碰撞性）、伪随机性。
       前三个特性是使用散列函数实际应用的需求。第四个条件，抗原像攻击，防止攻击者能够回复秘密值。第五个性质抗弱碰撞性保证了对于给定的消息，不可能找到具有相同散列值的可替换消息。
       满足前五个条件的Hash函数，称为弱Hash函数。满足前六个条件的，称为强Hash函数。
2、生日攻击
       生日攻击利用“两个集合相交”问题的原理生成散列函数碰撞，达到目的。这种攻击没有利用Hash函数的结构和任何代数弱性质，只依赖于消息摘要的长度，即Hash值的长度。它利用Hash算法的代数结构及其所使用的分组密码的弱点来进行攻击。
       理论上而言，若抗碰撞性一直为2^n，而强抗碰撞性因为生日攻击的原因会降至2^(n/2)时间。

       由此可见，SHA-1已经越来越不安全了，2^80将不是一个无法逾越的计算时间。另外，因为计算机多为伪随机，因此现在SHA-1理论上所需的抗碰撞时间仅为2^55时间。
3、MD5安全性
       MD5(RFC 1321）是 Rivest 于1991年对MD4的改进版本。它对输入仍以512位分组，其输出是4个32位字的级联，与 MD4 相同。MD5比MD4来得复杂，并且速度较之要慢一点，但更安全，在抗分析和抗差分方面表现更好，是计算机安全领域广泛使用的一种散列函数。
4、安全散列函数的发展
       近年来，SHA是使用最广泛的Hash函数。事实上，由于其余的被广泛应用的Hash函数被发现存在安全性缺陷，从2005年以来SHA或许是这几年中仅存的Hash算法标准。
       1995年公布SHA-1。
       2002年，公布了SHA-2(SHA-256、SHA-384、SHA-512)。
       2005年，NIST宣布了逐渐废除SHA-1的意图，计划到2010年逐步转而依赖SHA-2的其他版本。
       2007年，NIST宣布公开征集新一代NIST的Hash函数标准，称其为SHA-3。
       2008年，增加了SHA-224。
       2014年，Chrome小组就宣布将逐渐淘汰对SHA-1的使用。Google希望自己针对SHA-1完成的实际攻击能够进一步巩固这一结论，让更多人意识到其已经不再安全可靠。
       2017年2月23日，Google经过两年的研究，表示其已经成功破解了SHA-1加密。

(3)结合md5算法中的选择前缀碰撞以及第二个链接中的helloworld.exe和goodbyworld.exe两个可执行文件的md5消息摘要值和两个文件的执行结果说明md5算法在验证软件完整性时可能出现的问题。
答：1、不同的两个程序有可能有相同的MD5。
       2、不能通过校验MD5来判断软件是否被入侵或者中病毒等。
       3、无法确定文件的来源可靠性。
       4、当MD5验证时间较长时，会增加安全风险，被攻击的几率会大大增加。