Hash函數的安全性分析及其應用研究.pdf

1、Hash函數是一種單向函數，被廣泛應用在數字簽名和認證中。近年來對Has h函數安全性方面的研究是一個研究熱點。本文在對Hash函數安全性進行研究的基礎上，利用Hash函數的單向性提出了兩種基于Hash函數的數字簽名方案，設計實現了密文數據檢索原型系統(tǒng)。主要工作如下：
　　首先，證明了SHA-3置換函數的差分轉移概率特性。通過對SHA-3算法置換函數Keccak-f的分析，提出三維數組的循環(huán)移位方法。根據置換函數Keccak-f每

2、一步變換的結構，構造出輸出差分的布爾函數表達式。通過研究輸出差的差分布爾函數表達式，證明了Keccak-f每一步變換的輸入輸出差分通過循環(huán)移位后，其差分轉移概率不變。在此基礎上，分析得出當Keccak-f每一步變換的兩個輸入差分之間和對應輸出差分之間均滿足相同循環(huán)移位特性時，整個置換函數Keccak-f的輸入輸出差分通過循環(huán)移位后，其差分轉移概率不變。
　　其次，設計了一種改進SHA-1算法。針對SHA-1存在安全性缺陷，提出了一

3、種對SHA-1的改進算法。該算法有效地增加了運用消息修改技術的困難，并且得到良好的差分擴散特性。由于改進Hash算法只改動了步函數，僅增加了一個加法和循環(huán)移位，沒有改變信息填充方式和消息摘要長度，容易實現原有基于SHA-1的軟硬件產品的升級。經證明并通過測試，得出改進SHA-1與標準SHA-1的效率相當。
　　然后，提出了兩種基于Hash函數的數字簽名方案?；贖ash函數的單向性構造了兩種數字簽名方案，一種是基于Hash函數的群

4、簽名方案，另一種是基于Hash函數的門限簽名方案?；贖ash函數的數字簽名是一個全新的簽名方法，在簽名的過程中不再使用RSA、ECC、ElGamal等公鑰密碼體制，可以抵抗量子時代量子計算的攻擊。
　　最后，設計并實現了基于Hash函數密文數據檢索系統(tǒng)。利用Hash函數的單向性設計基于Hash函數的密文數據檢索方案。在此基礎上，實現了密文醫(yī)療病歷檢索原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠實現無密鑰的精確檢索與統(tǒng)計，也可根據檢索詞模糊匹配縮小查找范