BLAKE3 1.0 krüptograafilise räsifunktsiooni standardrakenduse väljalase.

BLAKE3 1.0 standard implementation has been released, notable for its very high hash computation performance while ensuring reliability at the level of SHA-3. In a hash generation test for a 16 KB file, BLAKE3 with a 256-bit key outperforms SHA3-256 by 17 times, SHA-256 by 14 times, SHA-512 by 9 times, SHA-1 by 6 times, and BLAKE2b by 5 times. A significant lead is maintained even when processing very large volumes of data; for instance, BLAKE3 proved to be 8 times faster than SHA-256 when computing a hash for 1GB of random data. The reference implementation code of BLAKE3 is available in C and Rust under a dual license — public domain (CC0) and Apache 2.0.

The hash function is designed for applications such as file integrity checking, message authentication, and generating data for cryptographic digital signatures. BLAKE3 is not intended for password hashing, as it aims for the fastest possible hash computation (for passwords, slow hash functions like yescrypt, bcrypt, scrypt, or Argon2 are recommended). The hash function in question is insensitive to the size of the hashed data and is resistant to collision attacks and pre-image finding.

The algorithm was developed by well-known cryptography experts (Jack O’Connor, Jean-Philippe Aumasson, Samuel Neves, Zooko Wilcox-O’Hearn) and continues the development of the BLAKE2 algorithm, applying the Bao mechanism for encoding the chain block tree. Unlike BLAKE2 (BLAKE2b, BLAKE2s), BLAKE3 offers a unified algorithm for all platforms, independent of bitness and hash size.

Keepsaising jõudluse paranemisel saavutati tänu ringide arvu vähendamisele 10-lt 7-le ja plokkide osade kaupa hajutamisse 1 KB suurustes tükikestes. Loome autorite sõnul leiti usaldusväärne matemaatiline tõendus, et 7 ringiga saab saavutada sama kindluse taseme (näiteks võib tuua vilja segamise mikseris — 7 sekundi pärast on viljad juba täielikult segunenud ja lisakolm sekundit ei mõjuta segu konsistentsi). Siiski väljendavad mõned teadlased kahtlusi, arvates, et isegi kui praegu on 7 ringi piisav, et vastanduda kõigile teadaolevatele hajutamisrünnakutele, võivad täiendavad 3 ringi tulevikus uutest rünnakutest avastamisel osutuda kasulikuks.

Mis puutub plokkide jagamisse, siis BLAKE3 voog jaguneb 1 KB suurusteks tükkideks ning iga tükki hajutatakse sõltumatult. Tükkide hajude põhjal moodustatakse binaarse Merkle'i puu alusel üks suur hajus. Antud jagamine lahendab andmete käitlemise paralleelset töötlemise probleemi hajumise arvutamisel — näiteks saab kasutada nelja lõime SIMD-käske, et samal ajal arvutada 4 ploki hajusid. Traditsioonilised hajufunktsioonid SHA-* töötlevad andmeid järjestikku.

BLAKE3 omadused:

• Kõrge jõudlus, BLAKE3 on oluliselt kiirem kui MD5, SHA-1, SHA-2, SHA-3 ja BLAKE2.
• Turvalisus, sealhulgas vastupidavus sõnumi pikendamise rünnaku suhtes, milles SHA-2 on haavatav;
• Ainult Rusti keeles saadaval variandid, mis on optimeeritud SSE2, SSE4.1, AVX2, AVX-512 ja NEON käsu kasutamiseks.
• Arvutuste paralleelne teostamine igasuguste lõimede ja SIMD-kanalite arvu kohta.
• Võimalus inkrementaalseks uuendamiseks ja kinnitatud voogude töötlemiseks;
• Kasutamine PRF, MAC, KDF, XOF režiimides ja tavalise hajuna;
• Üks lahendus kõigile arhitektuuridele, kiire nii x86-64 süsteemides kui ka 32-bitistes ARM-protsessorites.

BLAKE3 peamised erinevused BLAKE2-st:

• Binaarse puu andmestruktuuri kasutamine, mis võimaldab piiramatut paralleelsust hajumise arvutamisel.
• Ringide arvu vähendamine 10-lt 7-le.
• Kolm töörežiimi: hajutamine, võtmega hajutamine (HMAC) ja võtme genereerimine (KDF).
• Võtmega hajutamise lisakulude puudumine, kuna kasutatakse varem võtmeparameetri ploki hõivatud ala.
• Sisseehitatud mehhanism, mis töötab tahenduskäsku (XOF, Extendable Output Function) kujul, võimaldades paralleelsust ja positsioneerimist.

Allikas: opennet.ru