强哈希函数与消息认证：抵御篡改与伪装

"强哈希函数是密码学中的重要概念，它们在数字签名和消息认证中扮演关键角色。强哈希函数不仅要满足单向性，防止轻易从哈希值反推出原始信息，还需要抵抗特定类型的攻击，如生日攻击，以确保安全性。弱哈希函数仅满足基本的单向性条件，而强哈希函数则额外要求能够抵御签名伪造和生日攻击。消息认证是验证数据完整性和发送方身份的过程，通常通过消息认证码（MAC）和安全散列函数实现。MAC利用共享的秘密密钥来产生认证码，而散列函数则将任意长度的消息转化为固定长度的摘要，用于检查消息是否被篡改。在消息认证中，需要防止诸如信息泄露、传输分析、伪装、内容和顺序篡改、计时篡改以及抵赖等攻击。" 本文档是“现代密码学理论与实践”的课件，内容涵盖了第11章“消息认证和散列函数”。本章强调了消息认证的重要性，包括确保消息的完整性和验证发送方身份，以及防止各种网络攻击，如泄密、传输分析、伪装、内容和顺序篡改、计时篡改以及信源和信宿抵赖。其中，消息认证可以采用消息加密、消息认证码（MAC）或哈希函数等方法来实现。 MAC是一种基于秘密密钥的算法，它结合了消息和密钥来生成认证码，只有持有相同密钥的接收方才能验证消息的真实性。而散列函数，如强哈希函数，通过将任意长度的消息映射成固定长度的摘要，有助于检测数据的任何改动。为了增强消息认证码的安全性，安全散列函数通常会与密钥相结合。 课程还指出，密码学中的强哈希函数不仅要满足单向性（条件1-5），还要能够抵抗生日攻击（条件6）。生日攻击是指在大量哈希值中寻找两个不同的输入产生相同哈希值的概率，如果不能有效防御这种攻击，哈希函数就可能被用来伪造签名。 本课件深入介绍了密码学中的重要概念，特别是强哈希函数在确保数字签名和消息认证过程中的核心作用，以及如何通过MAC和安全散列函数来保护网络通信的安全。这些知识对于理解和实践现代密码学是至关重要的。