高速SIMD乘法与位移指令的密钥哈希与伪随机函数- HighwayHash
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更新于2024-07-14
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"Fast Keyed Hash and Pseudo-Random Function using SIMD Multiply and Permute - 20 Nov 2016 (1612.06257v2)" 是一篇关于计算机科学的论文,主要探讨了一种基于SIMD(Single Instruction Multiple Data)乘法和位选择指令的快速键控哈希和伪随机函数。该方法被称为HighwayHash,由J. Alakuijala、B. Cox和J. Wassenberg于2017年11月在Google Research发表。
HighwayHash设计的目标是提供一种高效且安全的哈希算法,尤其在处理1KB输入时,其性能比流行的SipHash快3.8倍。该算法利用了现代处理器中的AVX2(Advanced Vector Extensions 2)扩展,这些扩展提供了对大量数据进行并行处理的能力,通过SIMD指令执行多元素乘法和位操作,从而实现快速的哈希计算。
论文中,作者讨论了设计选择,并提供了统计分析,包括速度测量和初步的密码学分析。他们假设HighwayHash能经受住进一步的安全分析,其强化版本可能也会对文件校验和及流密码的加速带来显著提升。这表明,HighwayHash不仅关注性能,也重视安全性,以防止潜在的碰撞攻击和其他恶意行为。
哈希函数在信息安全领域扮演着重要角色,例如消息认证、高效搜索以及“随机”决策。当攻击者能够找到哈希碰撞(即多个输入产生相同的哈希结果)时,他们可以发起拒绝服务攻击或破坏期望均匀分布输入的应用。键控哈希函数通过使用一个秘密密钥来确保输出的不可预测性,从而防止这种情况发生。这类函数的构建方式使得即使攻击者可以控制输入,也无法轻易预测或篡改输出。
这篇论文介绍了HighwayHash作为一种新型的键控哈希和伪随机函数,它利用了现代处理器的高级特性来提高性能,同时保持了必要的安全属性。开放源代码的实现使得这个技术可被广泛采用和评估,对于需要高效哈希运算的领域,如大数据分析、存储系统和网络安全,HighwayHash提供了一个有吸引力的解决方案。
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