Error Correction Capabilities of Non-Linear Cryptographic Hash Functions
本文利用多址信道技术证明了非线性密码哈希具有良好纠错能力，并证明系统随机非线性码在渐近机制下能达到容量，同时通过SHA与SRLC、S-RNLC的性能比较验证了理论结果。
2024-05-02 cs.CR cs.IT math.IT
Automated Quantum Circuit Generation for Computing Inverse Hash Functions
本文提出一种利用可逆性原理生成逆转哈希函数量子电路的方法，实现了概念验证并集成至自动化量子电路合成工具包，提升了密码哈希函数求逆的可扩展性。
2024-04-26 cs.CR quant-ph
Towards a Better Approximation of Full Domain Hash - or - The Reef and Shoal Integrity Arrangement
对于RSA和Rabin-Williams公钥数字签名，适当的消息散列和填充过程对整个数字签名安全性至关重要。这一领域的理论工作创造了“全域散列”一词，用于概念上简单的方法，即输出值与签名公共模数一样大的消息散列步骤。实践者从理论中学习，但没有采用最初表达的完整域散列。Reef and Shoal提案重新审视了原始概念，并提出了传统加密哈希和独立的大型非加密哈希的级联，作为完整域哈希的近似。Badderlocks版本0.1的具体建议使用CRC计算，在S盒消息扩展阶段之前使用大的原始多项式。
2013-05-10 cs.CR
Inhale: Enabling High-Performance and Energy-Efficient In-SRAM Cryptographic Hash for IoT
在大数据时代，信息安全已成为一个主要的争论问题，特别是随着物联网（IoT）的兴起，攻击者可以毫不费力地获得对边缘设备的物理访问。哈希算法是当前数据完整性和身份验证的基础。然而，在资源受限的边缘设备上提供高性能、高吞吐量和节能的解决方案是具有挑战性的。在本文中，我们提出了吸入，在SRAM架构，有效地计算散列算法与创新的数据对齐和高效的读/写策略，隐式地执行数据移位操作，通过原位控制器。我们提出了Inhale的两种变体：Inhale-Opt，它针对延迟，吞吐量和面积开销进行了优化; Inhale-Flex，它提供了重新利用最后一级缓存进行哈希计算的灵活性。我们彻底评估了我们在SRAM和ReRAM存储器上提出的架构，并将它们与最先进的内存和ASIC加速器进行比较。我们的性能评估证实，与最先进的解决方案相比，Inhale可以实现1.4 - 14.5倍的单位面积吞吐量和大约两个数量级的单位面积单位能量吞吐量。
2022-08-16 cs.AR cs.CR
Constant-Size Cryptographic Evidence Structures for Regulated AI Workflows
Codebat Technologies Inc.（Codebat科技有限公司）
本文提出固定大小的加密证据结构，用于受监管AI工作流，以实现强绑定、固定存储和统一验证，适用于临床试验、医疗决策支持等场景。
2026-02-08 cs.CR
Automated Creation of Source Code Variants of a Cryptographic Hash Function Implementation Using Generative Pre-Trained Transformer Models
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；New Mexico Tech（新墨西哥理工学院）
本研究利用三种GPT模型，结合修改版localGPT框架与langchain生成SHA-1的源代码变体，经编译验证与聚类分析，得到超10万个正确的新颖版本，同时发现大量存在安全缺陷的实现。
2024-07-10 cs.AI cs.CR cs.LG
SPHINCS$^+$ post-quantum digital signature scheme with Streebog hash function
许多常用的公钥密码体制在可扩展量子计算机建成后将变得不安全。近几十年来，出现了新的加密方案，可以保证免受量子计算机的攻击，即所谓的后量子算法。SPHINCS $^+$是后量子签名方案中最有前途的候选方案之一，它是基于密码散列函数的。在这方面的贡献，我们分析了使用新的俄罗斯标准化的哈希函数，被称为Streebog，SPHINCS $^+$签名方案的实施。我们提供了一个基于SHA-256的实例化的性能比较，并给出了各种参数集的基准。
2020-06-27 cs.CR
Hash Functions and Benchmarks for Resource Constrained Passive Devices: A Preliminary Study
最近，我们见证了间歇供电计算设备的出现，一个早期的例子是英特尔WISP（无线识别和传感平台）。我们如何设计基本的安全服务，以实现相互认证，保密性和保护收集，存储和传输的信息的隐私，并建立从这些设备中获取的测量结果的准确性仍然是一个开放的挑战;特别是对于无电池和间歇供电的设备。虽然密码社区已经显著地进步了用于低成本和功率高效的硬件实现的轻量级（在面积开销方面）安全基元，但是用于资源受限设备的安全基元的轻量级软件实现较少被研究。特别是，为间歇供电的计算设备提供安全性的问题是未探索的。在本文中，我们阐述了一类新兴的间歇供电和能源受限的计算物联网设备为工程安全解决方案带来的独特挑战。我们专注于一个基本的散列原语的建设和评估-现有的加密散列函数和非加密散列函数建立在轻量级块密码。我们提供了一个低功耗和资源有限的计算设备上的8个原语的软件实现基准，并概述了这些原语的执行模型下间歇供电。
2019-02-08 cs.CR
On the (Im)plausibility of Public-Key Quantum Money from Collision-Resistant Hash Functions
公钥量子货币是一种加密方案，使用高度纠缠的量子态作为货币，可公开验证，但由于物理定律而无法伪造。尽管人们对此兴趣浓厚，但基于标准加密假设构建可证明安全的公钥量子货币方案仍然是一个难以捉摸的目标。甚至提出可靠安全的候选方案也是一个挑战。这些困难要求我们对公钥量子货币方案的结构及其所基于的假设进行更深入、系统的研究，基于此，我们首次提出了量子货币和密码原语的黑箱分离。具体来说，我们表明，抗碰撞哈希函数不能被用作一个黑盒子来构建公钥量子货币方案，其中钞票验证对哈希函数进行经典查询。我们的结果涉及一个新的组合状态合成技术从量子复杂性理论和模拟技术，包括詹德利的压缩预言技术。
2023-01-23 cs.CC cs.CR quant-ph
A Hash of Hash Functions
在本文中，我们提出了一个一般性的审查哈希函数在密码学意义上。我们特别强调了一些特殊的主题，如密码块链接消息认证码（CBC MAC）及其变体。本文还扩大了一些著名的调查中给出的信息，包括更多的细节块密码的哈希函数和不同的哈希方案的安全性。
2003-10-27 cs.CR cs.CY
Password Cracking: The Effect of Hash Function Bias on the Average Guesswork
现代认证系统使用密码散列函数存储用户密码的散列值。因此，要破解密码，攻击者需要猜测映射到散列值的散列函数输入，而不是密码本身。我们调用一个哈希函数，它将相同数量的输入映射到每个bin，如\textbf{unbiased}。然而，使用中的密码散列函数尚未被证明是无偏的（即，它们可以具有映射到不同仓的不相等数量的输入）。加密散列函数具有计算上难以找到映射到bin的输入的特性。在这项工作中，我们引入了一个有偏见的哈希函数的结构化概念，我们分析了在某些类型的蛮干攻击的平均猜测。这项工作表明，安全级别取决于有效用户的散列值集以及散列函数的统计配置文件，这是由偏见造成的。我们研究了以散列值集为条件的平均猜测，并通过映射到bin的输入数量的经验分布来建模统计配置文件。特别是，我们专注于一类统计配置文件（捕获偏差），我们称之为类型类统计配置文件，具有经验分布的类型的方法中定义的类型类的概率。对于这样的配置文件，我们表明，平均猜测有关的基本措施，如熵和发散信息论。我们用这个来表明，偏见的影响的条件平均猜测是有限的相比，其他系统参数，如有效的用户存储在系统中的散列密码的数量。
2019-11-27 cs.CR cs.IT math.IT
snaproot: Decentralized File Integrity Verification Using Blockchain-Anchored Cryptographic Hashing
Chain Horizon GmbH（Chain Horizon 有限公司）
提出基于Solana区块链的轻量级文件完整性验证系统snaproot，通过SHA-256哈希锚定实现去中心化验证，并区分存在证明与作者证明，解决了中心化信任依赖和资源开销问题。
2026-06-09 cs.CR
Random Bit Generator Mechanism Based on Elliptic Curves and Secure Hash Function
伪随机比特发生器（PRBG）可以利用一些困难的数论问题，如离散对数问题（DLP）的优势。这种类型的生成器将具有良好的随机性和不可预测性，因为很难找到一个简单的解决方案，有关的数学困境。哈希函数反过来在许多加密任务中发挥着显着的作用，以实现各种安全优势。本文提出了一种基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）和散列导函数的伪随机比特发生器机制。加密散列函数用于需要各种安全强度的消费应用程序。在一个好的散列函数中，找到可以映射到任何预先指定的输出的任何输入都被认为是计算上不可行的。所得到的伪随机比特经NIST统计检验，也符合最新标准。利用所得到的伪随机比特对一幅$256 \times 256$灰度图像进行加密，并对加密图像进行必要的分析，以证明其安全性。
2020-02-21 cs.CR
SHA-1 and the Strict Avalanche Criterion
严格雪崩准则（SAC）是混淆和扩散的度量，这是加密哈希函数的关键属性。这项工作提供了SAC的工作定义，描述了一种实验方法，可用于统计评估加密哈希是否满足SAC，并使用此来调查SHA-1哈希的压缩函数满足SAC的程度。结果（$P < 0.01$）令人振奋：SHA-1在前24轮后紧密跟踪SAC，并在整个过程中表现出出色的混淆和扩散特性。
2016-09-02 cs.CR
A Novel Technique for Secret Message / Image Transmission through (2, 2)Visual Cryptographic Protocol (SMITVCP)
本文提出了一种通过一般不可解释的（2，2）可视密码共享实现秘密信息/图像传输的技术。以二值图像作为封面图像，通过散列函数将认证消息/图像制作到其中，其中在每个像素的LSB的4位内嵌入2位，从而将二值图像转换为灰度图像。（2，2）从该转换后的灰度图像生成可视密码份额。在解码期间，将份额组合以重新生成认证图像，其中通过相同的散列函数以及噪声的减少来获得秘密消息/图像。对再生的认证图像进行降噪处理，以在目的地再生原始封面图像。
2012-12-13 cs.CR
Improved Latin Square based Secret Sharing Scheme
本文首先回顾了密码学中散列函数、秘密共享方案和拉丁方的一些基本性质。然后讨论了为什么拉丁方或其临界集是秘密表示的好选择，以及它与秘密共享方案的关系。此外，我们列举了拉丁方在秘密共享方案中的局限性。最后，我们提出如何应用密码散列函数，羊群攻击技术的拉丁方为基础的秘密共享方案，以克服这些限制。
2011-07-10 cs.CR
Collision and Preimage Resistance of the Centera Content Address
XML使用加密哈希函数作为寻址存储对象的方法，从而创建了一种新的数据存储类型，称为CAS（内容寻址存储）。这种散列提供了一种有用的功能，即提供一种唯一标识数据的方法，并提供该数据的全局句柄，称为内容地址或CA。然而，这样的模型回避了一个问题：如何确定一个给定的CA确实是唯一的？在本文中，我们描述了密码哈希函数的基本概念，如碰撞阻力，原像阻力，和第二原像阻力。然后，我们将这些属性映射到MD5和SHA-256哈希算法，这些算法用于生成HTTP内容地址。最后，我们提出了一个证明的冲突抵抗的内容地址。
2013-06-25 cs.CR
Cryptanalysis of a Cayley Hash Function Based on Affine Maps in one Variable over a Finite Field
本文分析基于有限域上一元仿射映射的Cayley哈希函数，证明Ghaffari和Mostaghim方案不安全，通过构造碰撞揭示其漏洞。
2023-09-04 cs.CR math.GR
Inverting Cryptographic Hash Functions via Cube-and-Conquer
Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Matrosov Institute for System Dynamics and Control Theory SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院马特罗夫系统动力学与控制理论研究所）
提出两种 Cube-and-Conquer 辅助算法，逐步修改 Dobbertin 约束并优化立方截断阈值，首次逆求 40–43 步 MD4，并对四个哈希逆求 28 步 MD5。
2024-10-24 cs.AI cs.CR
HF-hash : Hash Functions Using Restricted HFE Challenge-1
专用散列函数易受各种攻击，这使得设计散列函数的任务更具挑战性。这为我们设计一种新的密码哈希函数HF-哈希提供了强大的动力。这是一个散列函数，其压缩函数是通过使用HFE挑战-1的前32个多项式（具有64个变量）并强制剩余16个变量为零来设计的。HF-hash给出256位的消息摘要，与SHA-256一样有效。它是安全的，对差分攻击提出的Chabaud和Joux以及由王等。SHA-0和SHA-1。
2009-10-05 cs.CR math.AC
A mathematical problem for security analysis of hash functions and pseudorandom generators
在本文中，我们指定了一类数学问题，我们称之为“函数密度问题”（简称FDP），并指出FDP与以下两个密码学主题的新颖联系;无密钥散列函数的理论安全性评估（例如SHA-1），以及Dubrov和Ishai [STOC 2006]引入的具有某些增强安全属性的可证明安全的伪随机生成器（PRG）的构造。我们的论证旨在为这些主题（特别是前者）提出新的理论框架，而不是提供一些具体的和实际的结果。我们还给出了一些例子的数学讨论的FDPs，这将是独立的兴趣从数学的观点。最后，我们讨论了未来可能的研究方向，其他密码学应用的FDPs和对FDPs本身的数学研究。
2014-08-29 cs.CR math.CO
HashPIM: High-Throughput SHA-3 via Memristive Digital Processing-in-Memory
最近的研究试图加速加密哈希函数，因为它们是现代密码学的核心。然而，传统的设计受到冯·诺依曼瓶颈的影响，该瓶颈源于处理单元和存储单元的分离。一种克服这一瓶颈的新兴解决方案是内存处理（PIM）：在负责内存的同一设备内执行逻辑，以消除数据传输，同时提供大规模的计算并行性。在本文中，我们寻求使用忆阻存储器处理单元（mMPU）（一种通用忆阻PIM架构）来大大加速最先进的SHA-3加密功能。为此，我们提出了一种新的内存中变量旋转算法，并利用SHA-3状态向量的有效映射忆阻交叉阵列，有效地利用PIM并行。我们展示了1，422 Gbps/W的巨大能效，将最先进的忆阻SHA-3加速器（SHINE-2）提高了4.6倍。
2022-06-01 cs.AR cs.CR
On quantum preimage attacks
我们提出了一个原像攻击密码哈希函数的基础上，量子计算的加速。抗原像性是密码学哈希函数必须具备的一个基本性质。这项工作背后的动机依赖于缺乏针对新引入的哈希方案（例如最近选出的SHA-3标准）的传统攻击。该算法由两部分组成：一个经典的运行在O（log |S|），其中S表示搜索空间，和一个量子部分，包含大部分的Deutsch-Jozsa电路。我们遵循的混合方法利用量子并行概念来检查在预先建立的搜索空间中给定哈希值（图像）的参数（原图像）的存在性。为此，我们解释了如何使用非酉测量门来确定S是否包含目标值。我们的方法完全是理论上的，并且基于这样的假设：哈希函数可以由量子计算机实现，并且我们描述的关键测量门是物理上可实现的。最后，我们介绍了如何找到一个解决方案的算法在S。
2016-01-25 cs.CR quant-ph
A Secure Hash Function MD-192 With Modified Message Expansion
加密散列函数在密码学中起着核心作用。在密码学中引入哈希函数来提供消息完整性和认证。MD5、SHA1和RIPEMD是最常用的消息摘要算法。最近提出的攻击众所周知的和广泛使用的散列函数激励设计新的更强的散列函数。本文提出了一种新的方法，产生192位的消息摘要，并使用了一种改进的消息扩展机制，产生更多的比特差异，在每个工作变量，使算法更安全。该散列函数是抗冲突的，并确保良好的压缩和原像抵抗性。
2010-03-07 cs.CR
Collision-resistant hash function based on composition of functions
加密散列函数是压缩任意数值数据块并返回固定大小的位串的确定性过程。有许多散列函数：MD5，HAVAL，SHA，...据报道，这些哈希函数不再安全。我们的工作是集中在一个新的哈希函数的基础上的组合功能的建设。该构造使用了三维列联表的NP完全性和放松哈希函数也应该是压缩函数的约束。
2011-09-19 cs.CR
Quantum collision finding for homomorphic hash functions
哈希函数是一种基本的加密原语。某些散列函数试图通过减少已知的困难问题来证明对抗冲突和原像攻击的安全性。这些哈希函数通常具有一些允许这种减少的附加属性。加性或乘性的散列函数容易受到使用量子计算机的隐藏子群问题算法的量子攻击。利用量子预言机对散列进行重构，可以重构出散列函数的核，这足以发现碰撞和第二原像。当散列函数相对于阿贝尔群中的群运算是加性的时，总是存在这种攻击的有效实现。我们提出了具体的攻击的例子，可证明的哈希函数，包括原像攻击$\oplus$ -线性哈希函数和某些乘法同态哈希计划。
2021-08-10 cs.CR math.AC quant-ph
Proof-of-forgery for hash-based signatures
在目前的工作中，一个特殊的属性基于散列的签名允许检测其伪造事件进行了探讨。该属性依赖于这样一个事实：成功伪造基于哈希的签名很可能会导致与所使用的哈希函数的冲突，而这种冲突的证明可以作为伪造的令人信服的证据。在这里，我们证明了适当调整参数Lamport和Winternitz一次性签名方案可以表现出伪造检测可用性属性。这个属性是非常重要的加密敏捷范式的框架中，因为所考虑的伪造检测作为一个警报，所采用的加密哈希函数变得不安全的使用和相应的计划必须更换。
2021-09-08 cs.CR
Quantum security of hash functions and property-preservation of iterated hashing
本文的工作主要包括两个部分：全面研究密码学哈希函数对量子攻击的安全性概念以及它们之间的关系;重新审视Merkle-Damgard和相关的迭代哈希构造是否保持了量子环境下压缩函数的安全性。具体来说，我们将Rogaway和Shrimpton（FSE'04）中的七个概念适应于量子环境，并证明了对手在量子叠加中访问挑战者的看似更强的攻击模型并没有什么不同。我们确认的影响和分离之间的七个属性的量子设置，此外，我们构建明确的例子分离固有的量子概念称为崩溃从几个拟议的属性。最后，我们确定了在几个迭代哈希方案下保留的属性。特别地，我们证明了Andreeva等人（Asiacrypt'07）中的ROX结构保持了量子随机预言模型中的七个性质。
2019-02-23 cs.CR quant-ph
The Security of Hardware-Based Omega(n^2) Cryptographic One-Way Functions: Beyond Satisfiability and P=NP
我们提出了一类基于硬件的密码单向函数，在实践中，将很难逆转，即使P=NP和线性时间可满足性算法存在。此类函数使用基于硬件的组件，该组件具有omega（n^2）大小的电路和omega（n^2）运行时间。
2016-10-23 cs.CC cs.CR
Quality Analysis of a Chaotic Proven Keyed Hash Function
哈希函数是一种加密工具，主要用于完整性检查和密码存储。它们对于提高通过因特网进行交流的安全性至关重要。然而，由于最近在该领域的当前标准中发现了安全缺陷，因此必须研究新的散列数字数据的方法。在本文档中，评估原始的带密钥的散列函数。它基于异步迭代，导致已被证明是混乱的函数。因此，它具有各种拓扑性质的一致性和敏感性，其初始条件。这些属性使我们的哈希函数满足该领域的既定安全要求。在这项研究工作中，这一说法得到了定性的证明和实验的验证，其中包括实现了大量的模拟。
2016-08-21 cs.CR
Post-Quantum Cryptography Anonymous Scheme -- PQCWC: Post-Quantum Cryptography Winternitz-Chen
中華電信研究院
本研究针对量子计算对现有非对称密码的威胁，提出基于Winternitz签名方案与首个哈希型蝶形密钥扩展的PQCWC后量子匿名方案，在不增加密码开销的同时实现双重机构匿名，保护隐私。
2024-09-20 cs.CR cs.CY cs.NI
PPP-Completeness with Connections to Cryptography
多项式鸽子洞原理（Polynomial Pigeonhole Principle，PPP）是TFNP的一个重要子类，与基本密码原语的复杂性有着深刻的联系：抗冲突哈希函数和单向排列。与TFNP的大多数其他子类相比，PPP没有完整的问题。我们的工作确定了第一个PPP完全问题，没有任何电路或图灵机明确给出的输入，因此，我们回答了一个长期悬而未决的问题[Papadimitriou 1994]。具体来说，我们表明，约束SIS（cSIS），一个广义的版本，著名的短解问题（SIS）从基于格的密码学，是PPP完全的。为了给我们的约束SIS减少背后的直觉，我们确定了另一个PPP完全问题的输入电路，但密切相关的格问题。我们把这个问题称为BLICHFELDT，它是与格理论中的Blichfeldt基本定理相关的计算问题。基于PPP与抗碰撞哈希函数的内在联系，我们使用我们的完整性结果来构建第一个自然哈希函数族，该函数族在最坏情况下捕获所有抗碰撞哈希函数的硬度，即在最坏情况下它是自然和通用的。我们的散列函数家族与SIS非常相似，这使我们得到了第一个候选的抗碰撞散列函数，它在平均情况下既自然又通用。最后，我们的研究结果丰富了我们对PPP，格问题和其他具体的密码学假设，如一般群上的离散对数问题之间的联系的理解。
2018-08-20 cs.CC cs.CR
On Ideal Lattices, Gröbner Bases and Generalized Hash Functions
本文利用格罗布纳基建立了理想格与整数上多元多项式环之间的联系。理想格是剩余类环$\mathbb{Z}[x]/\langle f \rangle$（这里$f$是一个monic多项式）中的理想，并且密码原语已经基于这些对象构建。由于理想格在单变量的情况下是循环格的推广，我们引入多元循环格的概念，并表明多元理想格确实是他们的推广。基于多元理想格，利用格罗布纳基技术证明了抗碰撞哈希函数的存在性.对于哈希函数的构造，我们定义了一个最坏情况问题，最短替换问题w.r.t. $\mathbb{Z}[x_1,\ldots, x_n]$中的理想值，并使用功能字段建立硬度结果。
2016-09-08 cs.CR cs.SC
Cryptographic Group and Semigroup Actions
我们考虑群或半群在集合上的作用，推广了基于离散对数的密码系统的结构。最近，在基于同源性的密码学的背景下，这种密码学群作用得到了越来越多的关注。我们介绍了一般算法的半群作用问题，并讨论了上下界。此外，我们调查Pohlig-Hellman型攻击在一般意义上。特别是，我们认为减少提供的不可逆元素在一个半群，我们处理的情况下，组的行动。
2023-01-04 cs.CR
Regular and almost universal hashing: an efficient implementation
随机散列可以提供有关数据结构（如哈希表）性能的保证--即使在对抗性设置中。许多现有的散列函数家族都是通用的：给定两个数据对象，如果我们随机选择散列函数，那么它们具有相同散列值的概率很低。然而，普适性无法确保所有哈希函数都表现良好。我们进一步要求规律性：当随机挑选数据对象时，对于任何固定的散列函数，它们具有相同散列值的概率应该很低。我们提出了一个家庭的非加密散列函数（PM+）提供良好的运行时间，良好的内存使用以及区分理论保证：几乎普遍性和组件的规律性的有效实现。在各种平台上，我们的实现在性能上都可以与最先进的技术相媲美。在最近的Intel处理器上，PM+对于32位输出达到每周期4.7字节的速度，对于64位输出达到每周期3.3字节的速度。我们通过SIMD指令（例如，AVX 2）和优化超标量执行。
2016-10-18 cs.CR cs.DS
AMAZE: Accelerated MiMC Hardware Architecture for Zero-Knowledge Applications on the Edge
本工作提出AMAZE，一个高度硬件优化的开源框架，用于在资源受限的边缘设备上高效实现ZK友好的MiMC哈希函数，比标准CPU实现快超过13倍，并支持自定义ZKP应用。
2024-11-10 cs.AR cs.CR
Experimental evaluation of digitally-verifiable photonic computing for blockchain and cryptocurrency
随着区块链技术和加密货币日益成为主流，维持这些分散平台运行的计算能力所需的不断增加的能源成本为更节能的硬件创造了市场。光子密码散列函数，它使用光子集成电路来加速计算，承诺在密码网络中验证交易和挖掘的能量效率。然而，与许多模拟计算方法一样，目前提出的光子加密哈希函数（承诺与比特币类似的安全保证）容易受到系统错误的影响，因此尽管数值精度很高（与低光电探测器噪声相关），但多个设备可能无法在计算上达成共识。在本文中，我们从理论上和实验上证明，一个更一般的家庭的强大的离散模拟加密哈希函数，我们介绍的LightHash，利用整数矩阵矢量运算的光子网状网络的干涉仪。LightHash的难度可以调整为足够容忍系统误差（校准误差、丢失误差、耦合误差和相位误差），并保留比特币协议中存在的固有安全保证。最后，超越我们的概念验证，我们定义了一个“光子存储”标准，并证明了CMOS光电子学（包括模数转换）的最新发展如何证明实现了强大的和数字可验证的光子计算的优势，并最终为分散的光子技术创造了一个新的市场。
2022-05-17 cs.CR cs.ET physics.optics
Analysis of the new standard hash function
2012年10月2日$^{nd}$，美国NIST（国家标准与技术研究所）宣布了一种新的哈希算法，从现在起将被采用为标准。在总共73种候选算法中，获胜者是由比利时和意大利的密码学家设计的Repliscak。加密散列函数SHA（安全散列算法）的新标准的公开选择花了五年时间。它的目标是从一个任意长度的模式中生成一个固定大小的散列。NIST在1993年第一次选择了SHA-1，后来被SHA-2取代。本文主要从安全性的角度对SHA-3新标准的基础部分--加密函数的实现进行了分析。特别是，在移动平台Android的实现在这里提出，提供了第一个已知的外部库在这个移动操作系统，使任何开发人员都可以使用新的标准散列。最后，分析了新标准在物联网中的应用。
2022-09-23 cs.CR
From Neural Intent to Cryptographic Authorization: Securing AI-Driven Enterprise Workflows
Guangzhou University（广州大学）；South China Normal University（华南师范大学）；Dongguan University of Technology（东莞理工学院）；Jinan University（暨南大学）；Shandong University（山东大学）
研究人工智能驱动的智能代理工作流程中的安全问题，提出神经加密服务（NCS），通过神经符号设计，在大语言模型代理和特权工具间构建安全治理平面，经实验评估，能大幅降低攻击成功率，转变代理安全验证方式。
2026-08-11 cs.CR
Invertible Bloom Lookup Tables with Less Memory and Randomness
针对现有IBLTs空间与随机性需求高的问题，提出新构造以O(n + log(1/δ)loglog(1/δ))空间和O(log(log(n)/δ))阶独立哈希函数实现低失败概率，应用于加密压缩问题获渐近更优压缩率。
2024-11-26 cs.CR cs.DS
Problems and solutions of the Fourth International Students' Olympiad in Cryptography NSUCRYPTO
介绍了2017年第四届国际学生密码学奥林匹克竞赛的数学问题及其解法。我们考虑的问题有关的密码和哈希函数的攻击，加密布尔函数，线性分支数，加法链，纠错码等，我们讨论了几个开放的问题，加密函数的代数结构，有用的工作量证明算法，布尔隐藏移位问题和量子计算。
2018-09-19 cs.CR
Lightweight Hardware Architectures for Efficient Secure Hash Functions ECHO and Fugue
在密码工程中，提高密码算法的性能和安全性一直是密码工程界关注的焦点。然而，在现有技术中，迄今为止还没有提出用于增加有效散列函数ECHO和Fugue的可靠性的方法。我们提出了有效的故障检测方案，提出封闭的配方，在这些算法中的不同变换的预测签名。这些签名被导出以实现特定转换的低开销，并且可以被定制以包括字节/字宽的预测签名。通过仿真，我们表明，所提出的故障检测方案是高度能够检测自然的硬件故障，并能够恶化恶意故障攻击的有效性。建议的可靠的硬件架构上实现的专用集成电路（ASIC）平台上使用65纳米标准技术，基准测试其硬件和时序特性。我们的模拟和实现的结果表明，非常高的错误覆盖率与可接受的开销所提出的计划。
2018-04-17 cs.CR
Comparison Based Analysis of Different Cryptographic and Encryption Techniques Using Message Authentication Code (MAC) in Wireless Sensor Networks (WSN)
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）正日益受到人们的重视，但无线传感器网络面临的主要问题之一是网络资源有限。我们必须寻找资源来创建消息认证码（MAC），同时牢记用于传感器网络的技术的可行性。本研究工作探讨不同的加密技术，如对称密钥加密和非对称密钥加密。此外，还比较了流密码（RC 4）、分组密码（RC 2、RC 5、RC 6等）和散列技术（MD2、MD4、MD5、SHA、SHA 1等）等加密技术。我们的工作结果提供了有效的技术，通信设备，通过选择不同的比较矩阵，即能源消耗，处理时间，内存和费用，满足安全和有限的资源在无线传感器网络环境中创建MAC。
2012-03-14 cs.CR cs.NI
Quantum computing cryptography: Finding cryptographic Boolean functions with quantum annealing by a 2000 qubit D-wave quantum computer
布尔函数作为对称密码学的基石，设计满足多个性质的布尔函数是序列密码、分组密码和哈希函数中的一个重要问题。然而，由于空间的超指数大小$\mathcal{O}(2^{2^n})$，搜索满足全局密码约束的$n$变量布尔函数在计算上是困难的。在这里，我们介绍了一个编码的密码相关的约束在基态的伊辛哈密顿，使我们能够自然地编码在量子退火，这似乎提供了一个量子加速。此外，我们基准测试小$n$的情况下，在D波机，显示其能力的设计弯曲功能，最相关的一组密码布尔函数。我们已经用局部搜索和链修复来补充它，以提高与低连接性相关的D-Wave量子退火机性能。这项工作展示了如何将超指数密码学问题编码到量子退火器中，并为通过充分设计的芯片实现量子霸权铺平了道路。
2020-02-18 cond-mat.mes-hall cs.CR cs.ET
Performance Evaluation of Hashing Algorithms on Commodity Hardware
本研究在台式机、虚拟机等商用硬件平台上，通过合成基准测试评估Blake3、SHA-256、SHA-512三种哈希算法的吞吐量、延迟与内存占用，发现Blake3整体性能更优但优势受硬件和数据规模影响，给出了选型建议并为相关研发提供参考。
2024-07-11 cs.CR cs.DC
Quantum One-Wayness of the Single-Round Sponge with Invertible Permutations
该研究证明了Unruh提出的双侧零搜索猜想，通过基于杨子群理论的对称化论证得出随机2n比特置换零对搜索的查询下界，并将其推广至一般双侧搜索问题，最终证明了带可逆置换的单轮Sponge在量子随机谕言机模型下的量子单向性，解决了SHA-3相关的基础性开放问题。
2025-01-16 cs.CR quant-ph
Hardness-Preserving Reductions via Cuckoo Hashing
这项工作的重点是\emph{hardness-preserving}变换的有点有限的伪随机函数的家庭（PRF）到更通用的特性。考虑伪随机函数的\emph{domain extension}问题：给定一个以某个域$U$的元素作为输入的PRF，我们希望得到一个更大域上的PRF。我们能在不显著影响系统安全性的情况下完成这项工作吗？一种方法是首先将较大的域散列成较小的域，然后应用原始的PRF。然而，这样的减少易受“生日攻击”的影响：在$\sqrt{\size{U}}$查询所得到的PRF之后，很可能发生冲突（\ie两个不同的输入具有相同的散列值）。因此，针对进行该数量的查询的攻击者，所得到的PRF是\emph{insecure}。在这项工作中，我们将展示如何超越上述生日攻击障碍，用\textit{cuckoo hashing}的变体替换上述简单的哈希方法，这是一种哈希范式，通过使用两个哈希函数和两个表来解决表中的冲突，巧妙地将每个元素分配给两个表中的一个。我们使用这种方法来获得：（i）域扩展方法，需要{ \em只是两个调用}的原始PRF，可以承受许多查询的原始域的大小，并具有区分的概率是指数小的非加密工作量;和（ii）{ \em安全保护}减少从非自适应的自适应PRF。
2021-05-04 cs.CR
Spinel: A Post-Quantum Signature Scheme Based on $\mathrm{SL}_n(\mathbb{F}_p)$ Hashing
Hassan II University（哈桑二世大学）；University of Texas, Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Queens College, City University of New York（纽约市立大学皇后学院）；Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院）；Tandon School of Engineering, New York University（纽约大学坦登工程学院）；University of York（约克大学）
Spinel是一种基于SL_n(F_p)哈希的后量子签名方案，结合了SPHINCS+的安全性与新的代数哈希函数，提供了一种安全且可行的数字签名解决方案。
2026-02-11 cs.CR math.GR
Gotta Hash 'Em All! Speeding Up Hash Functions for Zero-Knowledge Proof Applications
针对零知识证明中哈希函数在CPU上效率低的问题，提出基于FPGA的硬件实现集合HashEmAll，针对三种ZK友好哈希提供优化，最高实现23倍加速并降低功耗，有效缓解大规模数据认证的哈希瓶颈。
2025-09-14 cs.AR cs.CR
Detecting brute-force attacks on cryptocurrency wallets
区块链是一种分布式账本，通过加密工具（例如数字签名和哈希函数）保护其免受恶意修改。区块链最突出的应用之一是加密货币，如比特币。在这项工作中，我们考虑了基于暴力搜索攻击的加密货币网络中收集资产的钱包的特定攻击。以比特币为例，我们证明了如果攻击成功实施，合法用户能够以很高的概率证明这种攻击的事实。我们还考虑了两种修改现有加密货币协议以应对此类攻击的选择。首先，我们讨论一个修改，需要在比特币协议中引入变化，并允许减少攻击钱包的动机。其次，另一种选择是构建特殊的智能合约，奖励用户提供蛮干攻击的证据。该智能合约的执行可以作为所采用的加密机制（特别是散列函数）具有明显漏洞的自动警报。
2019-12-19 cs.CR quant-ph
On the Incremental Asymmetric Signatures
增量加密的目的是允许更新正在修改的文档的加密形式，比我们从头开始重新计算它们更有效。本文定义了一个框架，用于安全地使用由Bok-Min Goi等人设计的增量散列函数的变体。他们的散列函数的使用条件在某种程度上是不切实际的，因为他们假设消息的块都是不同的。在本文中，我们将展示如何抛弃这个强假设，从而构造第一个实用的增量式非对称签名方案，保持有效的更新操作。最后，由于所提出的方案有缺陷，严重扩大签名大小，我们提出了一个解决方案，大大减少了这个缺点。
2014-04-02 cs.CR
Compactness of Hashing Modes and Efficiency beyond Merkle Tree
我们重新设计最佳有效的密码安全哈希函数的经典问题。散列函数传统上是通过在具有较小域的原语上应用操作模式来设计的。Shrimpton和Stam（ICALP 2008）、Rogaway和Steinberger（CITRPTO 2008）以及Mennink和Preneel（CITRPTO 2012）的结果示出了如何从具有渐进最优$2^{n/2-ε}$查询冲突抵抗性的非压缩原语实现$2n$到$n$比特压缩函数的最优有效设计。为更大的域（$> 2n$位）设计最佳有效和安全的哈希函数仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，我们提出了新的\textit{compactness}效率的概念。它使我们能够专注于渐近最优的抗冲突哈希函数，并根据Stam的边界从NIPPTO 2008标准化其参数，以获得最大的效率。然后，我们提出了两个基于树的操作模式-我们的第一个结构是一个\underline{A}增强型\underline{B}二进制T \underline{r} ee（ABR）模式。该设计是一个$(2^{\ell}+2^{\ell-1} -1)n$ -到- $n$ -位散列函数，对于任何$\ell\geq 2$，对$2n$ -到- $n$ -位压缩函数进行总共$(2^{\ell}-1)$调用.我们的建设是最佳紧凑的渐近（最佳）$2^{n/2-ε}$查询碰撞阻力的理想模型。对于高度为$\ell$的树，…
2021-05-21 cs.CR
Practical Hash-based Anonymity for MAC Addresses
由于MAC地址可以唯一地识别一个人或一辆车，在大的地理范围内的连续跟踪已经引起了政府和公众对隐私的严重关注。先前的工作已经表明，简单的基于哈希的匿名化方法可以很容易地被逆转，由于小的搜索空间的MAC地址。具体地，可以用39位表示整个分配的MAC地址空间，并且基于频率的攻击允许用31位枚举50%的MAC地址。我们提出了一个实用的方法，MAC地址匿名化使用计算昂贵的哈希函数和截断产生的哈希，以允许k-匿名。我们提供了一个表达式来计算预期冲突的百分比，表明对于24位的MAC地址，可以存储多达168，617个MAC地址，冲突率小于1%。我们通过实验证明，通过存储13位中的100个MAC地址、17位中的1，000个MAC地址和20位中的10，000个MAC地址的数据集，可以实现1%或更低的冲突率。
2020-06-18 cs.CR
Encoding Cryptographic Functions to SAT Using Transalg System
Matrosov Institute for System Dynamics and Control Theory of SB RAS（马特罗索夫系统动力学与控制理论研究所（SB RAS））
本文提出了构造离散函数命题编码的技术。它的目的是使用最先进的SAT求解器解决所考虑函数的求逆问题。我们以名为Transalg的软件系统的形式实现了这项技术，并使用它来构建SAT编码，以解决许多密码分析问题。通过将SAT求解器应用于这些编码，我们成功地反转了几个加密函数。特别是，我们使用了由Transalg产生的SAT编码来构建两块MD5冲突的族，其中前10个字节为零。此外，我们使用Transalg编码的广泛知名的A5/1密钥流生成器，解决了几十个密码分析实例中的分布式计算环境。在本文中，我们详细比较了Transalg与类似软件系统的功能。
2016-07-04 cs.AI cs.CR
