SHA-3衍生函数：cSHAKE、KMAC、TupleHash与ParallelHash详解

NIST.SP.800-185.pdf文档是一份由美国国家标准与技术研究院(NIST)发布的推荐标准，专门针对SHA-3哈希函数的衍生功能进行规范，包括cSHAKE、KMAC、TupleHash和ParallelHash。SHA-3，全称安全哈希算法3(Secure Hash Algorithm 3)，是基于Keccak设计的下一代密码散列函数，它在安全性、性能和可扩展性方面表现出色。 cSHAKE是SHA-3的一个可定制变种，它的主要特点是用户可以根据需求自定义输出长度和消息输入前缀，这使得它非常适合于需要灵活度的应用场景，如随机数生成和密钥派生函数(KDF)。cSHAKE通过提供可变输出长度，能够适应不同长度的信息处理需求，同时保持了SHA-3的强抗碰撞性。 KMAC，即KECCAK消息认证码(Message Authentication Code)，是基于KECCAK构建的变长MAC算法。KMAC被设计用于保护数据完整性，并且具有伪随机函数特性，可用于鉴别消息来源和验证消息未被篡改。其特点是能处理任意长度的消息，并提供了灵活的长度选择，是现代密码学中常见的认证工具。 TupleHash是一种特别设计的散列函数，用于处理元组形式的输入字符串，旨在避免简单的碰撞攻击。它的目标是确保当输入数据集包含元组时，散列结果不会轻易地产生重复，提高了数据的唯一标识和区分性。 ParallelHash则是一个适用于并行处理的散列函数，尤其适合处理非常长的消息。它通过将长消息分解为多个部分并行计算散列值，显著提高了对大型数据集的处理效率，是处理大规模数据安全存储和验证的理想选择。 这份标准的开发遵循了2014年美国联邦信息安全管理现代化法案(FISMA)的要求，确保了这些衍生函数的安全性和适用性，不仅适用于联邦信息系统，还为其他组织和个人提供了参考标准。NIST SP.800-185的发布表明了NIST在推动信息安全领域的持续贡献，强调了密码学技术在保障信息安全中的核心作用。