TY - JOUR

T1 - Анализ криптографической стойкости хеш-функции SHA-256 при помощи SAT-подхода

AU - Davydov, V. V.

AU - Pikhtovnikov, M. D.

AU - Kiryanova, A. P.

AU - Zaikin, O. S.

N1 - Анализ криптографической стойкости хеш-функции SHA-256 при помощи SAT-подхода / В.В. Давыдов, М.Д. Пихтовников, А.П. Кирьянова, О.С. Заикин // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2025. – Т. 25. - № 3. – С. 428-437. Работа Вадима Валерьевича Давыдова и Анастасии Павловны Кирьяновой выполнена в рамках государственного задания (проект FSER-2025-0003). Олег Сергеевич Заикин выполнил свою часть работы при поддержке Математического центра в Академгородке, соглашение с Министерством науки и высшего образования Российской Федерации № 075-15-2025-349. Работа является расширенной версией результатов, полученных в рамках летней школы-конференции «Криптография и информационная безопасность» в 2024 году.

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Введение. В современных системах обеспечения информационной безопасности криптографические хешфункции играют значительную роль и выполняют такие важные задачи, как обеспечение целостности данных и их эффективное сжатие. Одной из наиболее значимых и широко применяемых криптографических хешфункций является SHA-256 из семейства SHA-2. Исследование криптографической стойкости SHA-256 является актуальной научной задачей и решается с применением современных подходов криптоанализа к атакам нахождения прообразов и коллизий с акцентом на практическую осуществимость таких атак. Метод. В представленной работе для поиска прообразов неполнораундовых версий функции сжатия SHA-256 применен логический криптоанализ, согласно которому исходная задача криптоанализа сводится к проблеме булевой выполнимости (SAT). Для поиска коллизий совместно применены логический и дифференциальный криптоанализы. Основные результаты. Выполнено сравнение эффективности различных способов сведения функции сжатия SHA-256 к SAT. Впервые найдены прообразы для 17- и 18-раундовых функций сжатия SHA-256, а также прообразы для ослабленной 19-раундовой функции сжатия. Построены базовые дифференциальные пути, с помощью которых быстрее найдены коллизии 18-раундовой функции сжатия. В результате сведения к SAT известных дифференциальных путей найдены коллизии 19-раундовой функции сжатия. Обсуждение. Продемонстрирована возможность комбинирования двух методов криптоанализа с целью повышения эффективности анализа криптографических алгоритмов. Результаты исследования подтвердили, что полнораундовая хеш-функция SHA-256 остается устойчивой к атакам, направленным на нахождение прообразов и коллизий, в рамках примененного SAT-подхода.

AB - Введение. В современных системах обеспечения информационной безопасности криптографические хешфункции играют значительную роль и выполняют такие важные задачи, как обеспечение целостности данных и их эффективное сжатие. Одной из наиболее значимых и широко применяемых криптографических хешфункций является SHA-256 из семейства SHA-2. Исследование криптографической стойкости SHA-256 является актуальной научной задачей и решается с применением современных подходов криптоанализа к атакам нахождения прообразов и коллизий с акцентом на практическую осуществимость таких атак. Метод. В представленной работе для поиска прообразов неполнораундовых версий функции сжатия SHA-256 применен логический криптоанализ, согласно которому исходная задача криптоанализа сводится к проблеме булевой выполнимости (SAT). Для поиска коллизий совместно применены логический и дифференциальный криптоанализы. Основные результаты. Выполнено сравнение эффективности различных способов сведения функции сжатия SHA-256 к SAT. Впервые найдены прообразы для 17- и 18-раундовых функций сжатия SHA-256, а также прообразы для ослабленной 19-раундовой функции сжатия. Построены базовые дифференциальные пути, с помощью которых быстрее найдены коллизии 18-раундовой функции сжатия. В результате сведения к SAT известных дифференциальных путей найдены коллизии 19-раундовой функции сжатия. Обсуждение. Продемонстрирована возможность комбинирования двух методов криптоанализа с целью повышения эффективности анализа криптографических алгоритмов. Результаты исследования подтвердили, что полнораундовая хеш-функция SHA-256 остается устойчивой к атакам, направленным на нахождение прообразов и коллизий, в рамках примененного SAT-подхода.

KW - КРИПТОГРАФИЧЕСКАЯ ХЕШ-ФУНКЦИЯ

KW - SHA-256

KW - SAT

KW - ЛОГИЧЕСКИЙ КРИПТОАНАЛИЗ

KW - ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КРИПТОАНАЛИЗ

UR - https://www.scopus.com/pages/publications/105014643881

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=82556233

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/222650a0-68cf-3d24-9c6a-8a0b75462e62/

U2 - 10.17586/2226-1494-2025-25-3-428-437

DO - 10.17586/2226-1494-2025-25-3-428-437

M3 - статья

VL - 25

SP - 428

EP - 437

JO - Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики

JF - Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики

SN - 2226-1494

IS - 3

M1 - 6

ER -