[論文レビュー] A secured Cryptographic Hashing Algorithm

Rakesh Mohanty, Niharjyoti Sarangi+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 30, 2010

Chaos-based Image/Signal Encryption参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、MD5と比較してセキュリティとランダム性を向上させることを目的とした新しい暗号ハッシュアルゴリズムを提案している。128ビットのパディング済みメッセージブロックを、各ブロックごとに擬似ランダムキーとビット単位の演算を用いて処理し、衝突や侵入攻撃に対して耐性のある固定長のダイジェストを生成する。実験的結果により、MD5よりも優れた耐障害性が示された。

ABSTRACT

Cryptographic hash functions for calculating the message digest of a message has been in practical use as an effective measure to maintain message integrity since a few decades. This message digest is unique, irreversible and avoids all types of collisions for any given input string. The message digest calculated from this algorithm is propagated in the communication medium along with the original message from the sender side and on the receiver side integrity of the message can be verified by recalculating the message digest of the received message and comparing the two digest values. In this paper we have designed and developed a new algorithm for calculating the message digest of any message and implemented t using a high level programming language. An experimental analysis and comparison with the existing MD5 hashing algorithm, which is predominantly being used as a cryptographic hashing tool, shows this algorithm to provide more randomness and greater strength from intrusion attacks. In this algorithm the plaintext message string is converted into binary string and fragmented into blocks of 128 bits after being padded with user defined padding bits. Then using a pseudo random number generator a key is generated for each block and operated with the respective block by a bitwise operator. This process is terated for the whole message and finally a fixed length message digest is obtained.

研究の動機と目的

• MD5のような既存のアルゴリズムよりも、より安全で衝突に強い暗号ハッシュ関数を設計すること。
• メッセージブロックごとの動的キー生成によって、侵入および暗号解析攻撃に対する耐性を向上させること。
• 一意で不可逆的かつ固定長のメッセージダイジェストを生成することで、メッセージの完全性を保証すること。
• 高水準プログラミング言語を用いてアルゴリズムを実装し、実験的に評価すること。
• 広く使用されているMD5アルゴリズムと比較して、優れたランダム性と強度を示すことを実証すること。

提案手法

• 入力メッセージはバイナリ文字列に変換され、ユーザーが定義したパディングビットでパディングされ、128ビットブロックを形成する。
• 各128ビットメッセージブロックに対して、独自のキーを生成するための擬似ランダム数生成器が使用される。
• 各ブロックは、対応するキーとビット単位の演算を用いて結合され、中間値が生成される。
• 処理はすべてのメッセージブロックにわたって繰り返され、1つのブロックの出力が次のブロックにチェーンメカニズムで影響を与える。
• 最終出力は、最後のブロックの処理値から導出された固定長のメッセージダイジェストである。
• 実験的評価およびMD5との比較のため、アルゴリズムは高水準プログラミング言語で実装された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MD5よりも衝突および衝突に基づく攻撃に対して優れた耐性を示す新しい暗号ハッシュアルゴリズムを設計できるか？
• RQ2 ブロックごとの擬似ランダムキーの使用が、ハッシュ出力のランダム性とセキュリティにどのように影響するか？
• RQ3 暗号的強度および完全性検証の観点から、提案されたアルゴリズムはMD5をどの程度上回るか？
• RQ4 ユーザー定義パディングとビット演算の統合が、メッセージダイジェストの予測不可能性をどのように向上させるか？
• RQ5 暗号解析技術に対する耐性を向上させつつ、不可逆性と一意性を維持できるか？

主な発見

• 実験的分析により、生成されたメッセージダイジェストのランダム性がMD5よりも優れていることが示された。
• ブロックごとの擬似ランダムキーの使用により、動的キー生成が導入され、予測可能性が低下し、セキュリティが向上した。
• ユーザー定義パディングとビット演算の組み合わせにより、侵入攻撃に対する耐性が向上した。
• メッセージダイジェストは一意で不可逆的であり、コアな暗号ハッシュ関数の性質を満たしている。
• 実験的結果により、アルゴリズムがMD5よりも暗号的強度および衝突耐性において優れていることが確認された。
• 最終的な固定長ダイジェストは反復処理によって生成され、通信チャネル間での一貫性と完全性検証を保証している。