암호화 해시 함수 BLAKE3 1.0의 참조 구현 출시

암호화 해시 함수 BLAKE3 1.0의 참조 구현이 출시되었습니다. 이는 SHA-3 수준에서 안정성을 보장하는 동시에 매우 높은 해시 계산 성능으로 유명합니다. 16KB 파일에 대한 해시 생성 테스트에서 3비트 키를 사용하는 BLAKE256은 SHA3-256보다 17배, SHA-256은 14배, SHA-512는 9배, SHA-1은 6배, BLAKE2b보다 성능이 뛰어납니다. 5 회. 매우 많은 양의 데이터를 처리할 때 상당한 격차가 남아 있습니다. 예를 들어 BLAKE3은 256GB의 무작위 데이터에 대한 해시를 계산할 때 SHA-8보다 1배 빠른 것으로 나타났습니다. BLAKE3 참조 구현 코드는 이중 공개 도메인(CC0) 및 Apache 2.0 라이선스에 따라 C 및 Rust 버전으로 제공됩니다.

해시 기능은 파일 무결성 검사, 메시지 인증, 암호화 디지털 서명을 위한 데이터 생성과 같은 응용 프로그램을 위해 설계되었습니다. BLAKE3은 가능한 한 빨리 해시를 계산하는 것을 목표로 하기 때문에 비밀번호 해싱용이 아닙니다. 비밀번호의 경우 느린 해시 기능 yescrypt, bcrypt, scrypt 또는 Argon2를 사용하는 것이 좋습니다. 고려 중인 해시 함수는 해시된 데이터의 크기에 민감하지 않으며 충돌 선택 및 사전 이미지 찾기에 대한 공격으로부터 보호됩니다.

이 알고리즘은 유명한 암호화 전문가(Jack O'Connor, Jean-Philippe Aumasson, Samuel Neves, Zooko Wilcox-O'Hearn)에 의해 개발되었으며 BLAKE2 알고리즘 개발을 계속하고 Bao 메커니즘을 사용하여 블록체인 트리를 인코딩합니다. . BLAKE2(BLAKE2b, BLAKE2s)와 달리 BLAKE3은 비트 심도 및 해시 크기에 얽매이지 않고 모든 플랫폼에 대해 단일 알고리즘을 제공합니다.

라운드 수를 10에서 7로 줄이고 블록을 1KB 단위로 별도로 해싱함으로써 성능이 향상되었습니다. 제작자에 따르면 동일한 수준의 신뢰성을 유지하면서 7라운드 대신 10라운드를 수행하는 것이 가능하다는 설득력 있는 수학적 증거를 발견했습니다(명확성을 위해 7초 후에 믹서에서 과일을 혼합하는 예를 들 수 있습니다). 과일은 이미 완전히 혼합되어 있으므로 3초를 더 추가해도 혼합물의 농도에는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 일부 연구자들은 해시에 대해 알려진 모든 공격에 대응하는 데 현재 7라운드가 충분하더라도 향후 새로운 공격이 식별되면 추가 3라운드가 유용할 수 있다고 믿으며 의구심을 표명합니다.

블록으로 나누는 경우 BLAKE3에서는 스트림을 1KB 조각으로 나누고 각 조각은 독립적으로 해싱됩니다. 조각들의 해시를 기반으로 바이너리 머클 트리를 기반으로 하나의 큰 해시가 형성됩니다. 이 분할을 통해 해시를 계산할 때 데이터 처리를 병렬화하는 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어 4스레드 SIMD 명령어를 사용하여 4개 블록의 해시를 동시에 계산할 수 있습니다. 기존 SHA-* 해시 함수는 데이터를 순차적으로 처리합니다.

BLAKE3의 특징:

• 고성능인 BLAKE3은 MD5, SHA-1, SHA-2, SHA-3 및 BLAKE2보다 훨씬 빠릅니다.
• SHA-2가 취약한 메시지 연장 공격에 대한 저항을 포함한 보안
• Rust에서 사용 가능하며 SSE2, SSE4.1, AVX2, AVX-512 및 NEON 명령어에 최적화되어 있습니다.
• 스레드 수와 SIMD 채널 수에 관계없이 계산 병렬화를 보장합니다.
• 스트림의 증분 업데이트 및 검증된 처리 가능성
• PRF, MAC, KDF, XOF 모드 및 일반 해시로 사용합니다.
• x86-64 시스템과 32비트 ARM 프로세서 모두에서 빠른 모든 아키텍처를 위한 단일 알고리즘입니다.

BLAKE3과 BLAKE2의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

• 해시 계산에서 무제한 병렬 처리를 허용하는 이진 트리 구조를 사용합니다.
• 라운드 수를 10에서 7로 줄입니다.
• 세 가지 작동 모드: 해싱, 키를 사용한 해싱(HMAC) 및 키 생성(KDF).
• 이전에 키 매개변수 블록이 차지했던 영역을 사용하므로 키로 해싱할 때 추가 오버헤드가 없습니다.
• 확장된 결과를 갖는 기능(XOF, 확장 가능한 출력 기능) 형태의 내장 작동 메커니즘으로 병렬화 및 위치 지정(탐색)이 가능합니다.

출처 : opennet.ru