Die 1978 von Leslie Lamport entwickelte Lamport-Hash-Funktion ist eine weit verbreitete Hash-Funktion, die eine effiziente Berechnung und ein hohes Maß an Sicherheit bietet. Es verwendet eine spezielle Technik namens „Two-Universal Hash Function Composition“, um ein robustes und kollisionsresistentes Hashing zu erreichen.
Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Erklärung zur Funktionsweise der Lamport-Hash-Funktion:
Initialisierung:
Wählen Sie zunächst ein Paar universeller Hash-Funktionen mit der Bezeichnung h1 und h2 aus, wobei jede Funktion mit einer Eingabe fester Länge arbeitet. Diese Funktionen erfüllen die universelle Hashing-Eigenschaft, was bedeutet, dass sie sich wie Zufallsfunktionen verhalten und Elemente nahezu gleichmäßig über den Ausgabebereich verteilen.
Hashing-Prozess:
Führen Sie bei einer gegebenen Eingabenachricht m die folgenden Hashing-Schritte aus:
Wenden Sie die universelle Hash-Funktion h1 auf die Eingabenachricht m an, was zu einem Zwischen-Hash-Wert h1(m) führt.
Übergeben Sie den Zwischen-Hash-Wert h1(m) als Eingabe an die universelle Hash-Funktion h2. Daraus ergibt sich der endgültige Hashwert der Nachricht, der als h(m) =h2(h1(m)) bezeichnet wird.
Die Ausgabe der Lamport-Hash-Funktion h(m) ist die komprimierte und sichere Darstellung der Eingabenachricht.
Eigenschaften von Lamport Hash:
Kollisionsresistenz:Aufgrund der Eigenschaften universeller Hash-Funktionen ist die Lamport-Hash-Funktion äußerst resistent gegen Kollisionen. Es wird für einen Angreifer rechnerisch unmöglich, zwei verschiedene Eingaben zu finden, die denselben Hashwert erzeugen.
Effizienz:Die Lamport-Hash-Funktion ist effizient zu berechnen. Es verwendet nur einfache Hash-Funktionen und grundlegende arithmetische Operationen, was die Implementierung unkompliziert macht.
Sicherheit gegen Längenerweiterungsangriffe:Die Lamport-Hash-Funktion ist so konzipiert, dass sie gegen Längenerweiterungsangriffe resistent ist, bei denen versucht wird, einen Hashwert durch Hinzufügen zusätzlicher Daten zu erweitern.
Anwendungen von Lamport Hash:
Die Lamport-Hash-Funktion wird häufig in verschiedenen kryptografischen Anwendungen eingesetzt, darunter:
Authentifizierung und Nachrichtenintegrität:Lamport-Hashes können verwendet werden, um sichere Authentifizierungs- und Nachrichtenintegritätsprüfungen in Netzwerkprotokollen bereitzustellen.
Digitale Signaturen:Sie können in digitale Signaturschemata integriert werden, bei denen der private Schlüssel des Unterzeichners in die Berechnung der Hash-Funktion einbezogen wird, um die Integrität und Nichtabstreitbarkeit signierter Daten sicherzustellen.
Passwortspeicherung:Lamport-Hashes können zum sicheren Speichern und Überprüfen von Benutzerpasswörtern in Datenbanksystemen verwendet werden, um unbefugten Zugriff zu verhindern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Lamport-Hash-Funktion ein leistungsstarkes und effizientes kryptografisches Tool ist, das robuste Hashing-Funktionen bietet. Seine Kollisionsresistenz, Effizienz und Widerstandsfähigkeit gegen Längenerweiterungsangriffe machen es zu einem wertvollen Aktivposten im Bereich der sicheren Datenübertragung, Authentifizierung und Passwortspeicherung.
