加密哈希函数 BLAKE3 1.0 的参考实现已发布，以其极高的哈希计算性能而闻名，同时确保了 SHA-3 级别的可靠性。在16 KB文件的哈希生成测试中，具有3位密钥的BLAKE256比SHA3-256好17倍，SHA-256好14倍，SHA-512好9倍，SHA-1好6倍，BLAKE2b好—— 5次。当处理大量数据时，仍然存在显着差距，例如，在计算 3GB 随机数据的哈希值时，BLAKE256 的速度比 SHA-8 快 1 倍。 BLAKE3 参考实现代码在双重公共域 (CC0) 和 Apache 2.0 许可证下提供 C 和 Rust 版本。
哈希函数专为文件完整性检查、消息身份验证和生成加密数字签名数据等应用而设计。 BLAKE3 不适用于散列密码，因为它的目标是尽快计算散列（对于密码，建议使用慢散列函数 yescrypt、bcrypt、scrypt 或 Argon2）。所考虑的散列函数对散列数据的大小不敏感，并且免受碰撞选择和原像发现的攻击。
该算法由知名密码学专家（Jack O'Connor、Jean-Philippe Aumasson、Samuel Neves、Zooko Wilcox-O'Hearn）开发并延续BLAKE2算法的发展，并使用Bao机制对区块链树进行编码。与 BLAKE2（BLAKE2b、BLAKE2s）不同，BLAKE3 为所有平台提供单一算法，不受位深度和哈希大小的限制。
通过将轮数从 10 减少到 7 并将块单独散列为 1 KB 块，实现了性能的提高。根据创作者的说法，他们已经找到了令人信服的数学证据，证明可以通过 7 轮而不是 10 轮来完成，同时保持相同的可靠性水平（为了清楚起见，我们可以举一个在搅拌机中混合水果的例子 - 7 秒后）水果已经完全混合，再多3秒不会影响混合物的稠度）。然而，一些研究人员表示怀疑，认为即使目前 7 轮足以对抗所有已知的哈希攻击，但如果将来发现新的攻击，额外的 3 轮可能会有用。
至于划分块，在 BLAKE3 中，流被划分为 1 KB 的块，每个块都独立进行哈希处理。根据碎片的哈希值，基于二叉 Merkle 树形成一个大哈希值。这种划分使我们能够解决计算哈希时并行数据处理的问题——例如，可以使用4线程SIMD指令同时计算4个块的哈希。传统的 SHA-* 哈希函数按顺序处理数据。
BLAKE3的特点：
- 高性能，BLAKE3 明显快于 MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-3 和 BLAKE2。
- 安全性，包括抵抗 SHA-2 容易受到的消息延长攻击；
- 适用于 Rust，针对 SSE2、SSE4.1、AVX2、AVX-512 和 NEON 指令进行了优化。
- 确保任意数量的线程和 SIMD 通道上的计算并行化。
- 增量更新和验证流处理的可能性；
- 用于 PRF、MAC、KDF、XOF 模式并作为常规哈希；
- 适用于所有架构的单一算法，在 x86-64 系统和 32 位 ARM 处理器上都快速运行。
BLAKE3和BLAKE2的主要区别：
- 使用二叉树结构，允许散列计算中无限的并行性。
- 将轮数从 10 轮减少到 7 轮。
- 三种操作模式：散列、使用密钥进行散列 (HMAC) 和密钥派生 (KDF)。
- 由于使用了先前由键参数块占用的区域，因此使用键进行散列时不会产生额外开销。
- 具有扩展结果的函数形式的内置操作机制（XOF，可扩展输出函数），允许并行化和定位（查找）。
来源： opennet.ru
