Loading article…
暗号学において、雪崩効果は暗号アルゴリズム、典型的にはブロック暗号[1]や暗号ハッシュ関数の望ましい特性であり、入力がわずかに変更されると（たとえば、1ビットを反転する）、出力が大幅に変化する（たとえば、出力ビットの半分が反転する）。高品質のブロック暗号の場合、キーまたは平文のそのような小さな変更は、暗号文に劇的な変化を引き起こすはずである。実際の用語はホルスト・ファイステル[1]によって最初に使用されたが、その概念は少なくともシャノンの拡散にまで遡る。
ブロック暗号または暗号ハッシュ関数がアバランシェ効果を顕著に示さない場合、ランダム化が不十分であり、暗号解読者は出力のみを与えられても入力について予測することができます。これは、アルゴリズムを部分的または完全に破るのに十分な場合があります。したがって、アバランシェ効果は、暗号アルゴリズムまたはデバイスの設計者の観点からは望ましい条件です。この特性を組み込まないと、ハッシュ関数は衝突攻撃、長さ拡張攻撃、および原像攻撃などの攻撃にさらされることになります。[2]
大きな雪崩効果を発揮する暗号やハッシュを構築することは、主要な設計目標の 1 つであり、数学的にはその構築はバタフライ効果を利用しています。[3]これが、ほとんどのブロック暗号が積暗号である理由です。また、ハッシュ関数が大きなデータ ブロックを持つ理由でもあります。これらの機能により、アルゴリズムの反復を通じて小さな変更が急速に伝播し、アルゴリズムが終了する前に出力のすべてのビットが入力のすべてのビットに依存するようになります。[要出典]
厳格な雪崩基準
厳密な雪崩基準（SAC ）は雪崩効果を形式化したものである。これは、単一の入力ビットが補完されるたびに、各出力ビットが50％の確率で変化する場合満たされる。SACは完全性と雪崩の概念に基づいており、1985年にウェブスターとタバレスによって導入された。[4]
SACの高次一般化には複数の入力ビットが関係する。最高次SACを満たすブール関数は常に曲がった関数であり、最大非線形関数とも呼ばれ、「完全非線形」関数とも呼ばれる。[5]
ビット独立基準
ビット独立性基準（BIC ）は、任意の1つの入力ビットiが反転された場合、出力ビットjとkは、すべてのi、j、kに対して独立して変化する必要があることを規定しています。[6]
参照
参考文献
- ^ ab Feistel, Horst (1973). 「暗号化とコンピュータプライバシー」. Scientific American . 228 (5): 15–23. Bibcode :1973SciAm.228e..15F. doi :10.1038/scientificamerican0573-15.
- ^ Upadhyay, D., Gaikwad, N., Zaman, M., & Sampalli, S. (2022). さまざまな暗号的に安全なハッシュ関数とハッシュベースのアプリケーションのアバランシェ効果の調査。IEEE Access、10、112472–112486。https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3215778
- ^ Al-Kuwari, Saif; Davenport, James H.; Bradford, Russell J. (2011). 暗号化ハッシュ関数: 最近の設計動向とセキュリティの概念。Inscrypt '10。
- ^ Webster, AF; Tavares, Stafford E. (1985). 「S ボックスの設計について」。暗号学の進歩 - Crypto '85。コンピュータ サイエンスの講義ノート。第 218 巻。ニューヨーク、NY: Springer-Verlag New York, Inc. pp. 523–534。ISBN 0-387-16463-4。
- ^ Adams, CM ; Tavares, SE (1990 年 1 月). S ボックス設計における高次の厳密なアバランシェ基準を達成するためのベント シーケンスの使用 (レポート). 技術レポート TR 90-013.クイーンズ大学. CiteSeerX 10.1.1.41.8374 .
- ^ ウィリアム・スタリングス（2016年）。『暗号化とネットワークセキュリティ：原理と実践』（第7版）。ボストン。136ページ。ISBN 9780134444284. OCLC 933863805.
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)