NIST发布的SHA-3标准：基于置换的哈希与可扩展输出函数

"SHA3是一种基于置换的哈希和可扩展输出函数的标准，由美国国家标准与技术研究所（NIST）发布，旨在提供密码学安全的数字摘要。SHA3标准（FIPS PUB 202）是2015年发布的，作为联邦信息处理标准的一部分，用于确保联邦机构的信息安全性。" SHA3杂凑密码算法标准，全称为"SHA-3 Standard: Permutation-Based Hash and Extendable-Output Functions"，是继SHA-1和SHA-2系列之后的最新哈希函数标准。SHA-3引入了一种全新的设计思路，不同于以往基于位操作的哈希函数，它采用了称为Keccak的 Sponge 构造。Keccak算法基于置换操作而非传统的位操作，这提高了其安全性，并且使得SHA-3在面对已知攻击时表现出更强的抗碰撞性。 在密码学中，哈希函数是一种将任意长度输入转化为固定长度输出的函数，通常用于数据完整性验证、消息认证码（MAC）的生成以及数字签名。SHA3标准提供了一组这样的函数，能够处理不同长度的消息，并生成不同的哈希长度，从而满足多种应用场景的需求。 Keccak算法的核心是使用一个状态数组，通过一系列的轮函数进行操作，这些轮函数包括线性变换和非线性变换，以达到混淆和扩散的效果。这种设计使得攻击者很难找到两个不同的输入消息对应相同的哈希值，即所谓的碰撞。 SHA3还包括了可扩展输出函数（XOF），如SHAKE（Secure Hash Algorithm with Keyed-Hashing for Enhanced Output Lengths）。XOF允许用户自定义输出长度，而不局限于预设的哈希值长度，这增强了其灵活性，适用于生成随机数、密钥派生等场景。 SHA3标准的发布对于密码学领域具有重要意义，它提供了比SHA-2更先进的安全特性，能够抵御新的攻击手段。由于FISMA的要求，美国联邦政府的机构被强制采用FIPS认可的密码学标准，因此SHA3被广泛应用于政府系统和许多商业产品中，保障了数据的安全传输和存储。 SHA3是密码学中的一种重要工具，它的出现是密码学技术不断进步和适应新威胁的结果。其独特设计不仅提供了强大的哈希功能，还具有可扩展性，能够满足未来可能出现的新需求和挑战。