Lumivyöryilmiö
Lumivyöryilmiö ("maanvyöryilmiö") on lohkosalakirjoitusten ja kryptografisten hash-funktioiden algoritmien ominaisuus. Se on usein haluttu kryptografiassa. Efekti kertoo, että tulosteen on muututtava paljon, vaikka tulo muuttuisi vain vähän. Hyvissä lohkosalaimissa tämä tarkoittaa seuraavaa: Avaimen tai selkotekstin pienen muutoksen pitäisi aiheuttaa voimakas muutos salatekstissä.
Tämä tarkoittaa, että pienet muutokset voivat levitä nopeasti, kun algoritmi käyttää iteraatioita. Näin ollen jokainen tulosteen bitti riippuu jokaisesta syötteen bitistä.
Termiä lumivyöryilmiö käytti ensimmäisenä Horst Feistel (Feistel 1973). Myöhemmin käsite tunnistettiin Shannonin sekaannusominaisuudella.
Jos lohkosalaus- tai salaushässifunktio ei täytä lumivyöryvaikutusta merkittävässä määrin, sen satunnaistaminen on heikkoa. Näin ollen salausanalyytikko voi tehdä ennusteita syötteestä, jos hänelle annetaan vain tuotos. Tämä voi riittää algoritmin osittaiseen tai täydelliseen murtamiseen (krakkerointiin).
Se on yksi tärkeimmistä suunnittelutavoitteista, kun luodaan vahvaa salakirjoitusta tai kryptografista hash-funktiota. He yrittävät rakentaa siihen hyvän lumivyöryvaikutuksen. Matemaattisesti tässä käytetään perhosvaikutusta. Tämän vuoksi useimmat lohkosalakirjoitukset ovat tuotesalakirjoituksia. Sen vuoksi hash-funktioilla on myös suuria tietolohkoja.
SHA1-hajausfunktiolla on hyvä lumivyöryvaikutus. Kun yksikin bitti muuttuu, hash-summasta tulee täysin erilainen.
Nimi
Nimen alkuperä on maanvyörymät. Pieni kivi voi pudota alas, mennä lumen mukana ja aiheuttaa tuhoisan maanvyöryn. Kivi oli pieni, mutta se saattoi aiheuttaa paljon tuhoa. Tämä on sama kuin mitä tämä vaikutus tekee. Pieni muutos syötteessä (kivi) muuttaa tulosta (maisemaa).
Tiukka lumivyörykriteeri
Strict Avalanche Criterion (SAC; "vahva maanvyörykriteeri") on boolen funktioiden ominaisuus. Sillä on merkitystä kryptografiassa. Se täyttyy, jos kaikki tulobitit muuttuvat 50 prosentin todennäköisyydellä, jos yhtä tulobittiä muutetaan.
SAC:n perustana olivat evoluution täydellisyyden ja lumivyöryn käsitteet. Webster ja Tavares esittivät sen vuonna 1985. Nykyään se on kaikkien nykyaikaisten salausjärjestelmien edellytys. Sen täyttivät esimerkiksi kaikki AES-kilpailun finalistit.
Bittiriippumattomuuskriteeri
Bittiriippumattomuuskriteeri (BIC; bitistä riippumaton kriteeri) on kriteeri. Se kuuluu seuraavasti: Kun yhtä tulobittiä muutetaan (käännetään), kahden lähtöbitin pitäisi muuttua toisistaan riippumatta. Tämä koskee kaikkia bittejä.
Se ei esimerkiksi olisi tyydyttävä, jos vain yksi lähtöbitti muuttuu, kun myös toinen lähtöbitti muuttuu. Ne saattavat muuttua vain siksi, että tulobitti muuttuu. Muuten lähtöbitit riippuisivat toisistaan.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Sekaannus ja diffuusio
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on lumivyöryilmiö?
A: Lumivyöryilmiö (tunnetaan myös nimellä "maanvyöryilmiö") on lohkosalakirjoitusten ja kryptografisten hash-funktioalgoritmien ominaisuus, jonka mukaan pienen muutoksen avaimessa tai selkotekstissä pitäisi aiheuttaa voimakas muutos salatekstissä.
K: Kuka käytti ensimmäisenä termiä "lumivyöryilmiö"?
V: Horst Feistel käytti termiä lumivyöryilmiö ensimmäisen kerran vuonna 1973.
K: Miten se liittyy Shannonin sekaannusominaisuuteen?
V: Lumivyöryilmiön käsite tunnistettiin Shannonin sekaannusominaisuudesta, jonka mukaan jos lohkosalaus- tai salaushässifunktio ei täytä tätä astetta merkittävässä määrin, sen satunnaistaminen on heikkoa ja se voidaan murtaa (cracked) osittain tai kokonaan.
Kysymys: Mitä suunnittelutavoitteita on asetettu vahvoja salakirjoituksia luotaessa?
V: Kun luodaan vahvoja salakirjoituksia, niihin yritetään rakentaa hyvä lumivyöryilmiö matemaattisten periaatteiden, kuten perhosilmiön, avulla. Tämän vuoksi useimmat lohkosalakirjoitukset ovat tuotesalakirjoituksia ja siksi hash-funktioissa on suuria tietolohkoja.
K: Mitä tapahtuu, jos algoritmi ei täytä lumivyöryvaikutusta?
V: Jos algoritmi ei täytä lumivyöryilmiötä merkittävässä määrin, sen satunnaistaminen on heikkoa, ja kryptoanalyytikot, jotka pystyvät tekemään ennusteita syötteestä vain annettujen tulosteiden perusteella, voivat murtaa (murtaa) sen osittain tai kokonaan.
Kysymys: Miksi useimmat lohkosalakirjoitukset käyttävät tuotesalakirjoituksia?
V: Useimmat lohkosalakirjoittajat käyttävät tuotesalakirjoittajia, koska niiden avulla niihin voidaan rakentaa hyviä avalance-vaikutuksia matemaattisten periaatteiden, kuten perhosvaikutuksen, avulla.
K: Miksi hash-funktioilla on suuret tietolohkot?
V: Hash-funktioissa on suuria tietolohkoja, koska ne auttavat rakentamaan niihin hyviä avalance-vaikutuksia käyttämällä matemaattisia periaatteita, kuten perhosvaikutusta.
