AlegsaOnline.com

Efectul de avalanșă

Autor: Leandro Alegsa

11-10-2021

Efectul de avalanșă ("efect de alunecare de teren") este o proprietate a algoritmilor de cifrare în bloc și a funcțiilor hash criptografice. Acesta este deseori dorit în criptografie. Efectul spune că o mare parte a ieșirii trebuie să se schimbe, chiar și atunci când intrarea se schimbă doar puțin. În cazul cifrului bloc bun, acest lucru înseamnă: O mică modificare a cheii sau a textului în clar ar trebui să provoace o modificare puternică a textului cifrat.

Acest lucru înseamnă că modificările mici se pot răspândi rapid, atunci când algoritmul utilizează iterații. Astfel, fiecare bit de ieșire depinde de fiecare bit de intrare.

Termenul de efect de avalanșă a fost folosit pentru prima dată de Horst Feistel (Feistel 1973). Ulterior, conceptul a fost identificat de proprietatea de confuzie a lui Shannon.

Dacă o funcție de cifrare în bloc sau o funcție hash criptografică nu satisface efectul de avalanșă într-o măsură semnificativă, atunci aceasta are o randomizare slabă. Astfel, un criptanalist poate face previziuni cu privire la datele de intrare, dacă i se oferă doar datele de ieșire. Acest lucru poate fi suficient pentru a sparge (sparge) parțial sau complet algoritmul.

Acesta este unul dintre principalele obiective de proiectare atunci când se creează un cifru puternic sau o funcție de hash criptografic. Aceștia încearcă să creeze un efect de avalanșă bun. Din punct de vedere matematic, acest lucru folosește efectul fluture. Acesta este motivul pentru care cele mai multe blocuri de cifrare sunt cifrări de produs. Acesta este, de asemenea, motivul pentru care funcțiile hash au blocuri de date mari.

Funcția hash SHA1 are un bun efect de avalanșă. Atunci când se schimbă un singur bit, suma hash devine complet diferită.

Nume

Originea numelui sunt alunecările de teren. O piatră mică poate să cadă, să meargă împreună cu niște zăpadă și să facă o alunecare de teren distructivă. Roca era mică, dar putea provoca multe distrugeri. Este același lucru pe care îl face acest efect. O mică schimbare în intrare (piatra) ar trebui să schimbe rezultatul (peisajul).

Criteriu strict de avalanșă

Criteriul strict de avalanșă (SAC; un "criteriu puternic de alunecare de teren") este o proprietate a funcțiilor booleene. Este important pentru criptografie. Acesta este satisfăcut dacă toți biții de ieșire se schimbă cu o probabilitate de 50%, dacă se schimbă un singur bit de intrare.

SAC a fost construit pe baza conceptelor de completitudine a evoluției și de avalanșă. Acesta a fost introdus de Webster și Tavares în 1985. În prezent, este o cerință pentru orice sistem criptografic modern. A fost, de exemplu, îndeplinită de toți finaliștii competiției AES.

Criteriul de independență a biților

Criteriul de independență a bitului (BIC; un criteriu independent de bit) este un criteriu. Acesta este următorul: Atunci când un singur bit de intrare este modificat (inversat), doi biți de ieșire ar trebui să se modifice independent unul de celălalt. Acest lucru se aplică tuturor biților.

De exemplu, nu ar fi satisfăcută dacă un bit de ieșire se modifică numai atunci când se modifică și celălalt bit de ieșire. S-ar putea să se schimbe doar pentru că bitul de intrare s-a schimbat. În caz contrar, biții de ieșire ar depinde unul de celălalt.

Pagini conexe

Confuzie și difuzie

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este efectul de avalanșă?

R: Efectul de avalanșă (cunoscut și sub numele de "efect de alunecare de teren") este o proprietate a cifrului bloc și a algoritmilor de funcții hash criptografice care afirmă că o mică modificare a cheii sau a textului în clar ar trebui să provoace o modificare puternică a textului cifrat.

Î: Cine a folosit pentru prima dată termenul "efect de avalanșă"?

R: Termenul "efect de avalanșă" a fost folosit pentru prima dată de Horst Feistel în 1973.

Î: Care este legătura cu proprietatea de confuzie a lui Shannon?

R: Conceptul de efect de avalanșă a fost identificat de proprietatea de confuzie a lui Shannon, care afirmă că, dacă un cifru în bloc sau o funcție hash criptografică nu satisface acest grad într-o măsură semnificativă, atunci are o randomizare slabă și poate fi parțial sau complet spartă (spartă).

Î: Care sunt unele dintre obiectivele de proiectare în cazul creării de coduri puternice?

R: Atunci când oamenii creează cifrate puternice, încearcă să le creeze un efect de avalanșă bun, folosind principii matematice precum efectul fluture. Acesta este motivul pentru care cele mai multe blocuri de cifrare sunt cifrări de produs și pentru care funcțiile hash au blocuri de date mari.

Î: Ce se întâmplă dacă un algoritm nu satisface efectul de avalanșă?

R: Dacă un algoritm nu satisface efectul de avalanșă într-o măsură semnificativă, atunci acesta are o randomizare slabă și poate fi parțial sau complet spart (cracat) de către criptanaliștii care pot face previziuni cu privire la datele de intrare doar pe baza datelor de ieșire.

Î: De ce majoritatea cifrului bloc utilizează cifrul produs?

R: Cele mai multe blocuri de cifrare folosesc product cipere pentru că acestea ajută la construirea unor efecte de avalanșă bune în ele, folosind principii matematice precum efectul fluture.

Î: De ce funcțiile hash au blocuri de date mari?

R: Funcțiile de hash au blocuri de date mari deoarece ajută la crearea unor efecte de avalanșă bune, folosind principii matematice cum ar fi efectul fluture.