SHA-3

SHA-3: مروری جامع برای مبتدیان

SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3) یک خانواده از توابع درهم‌ساز رمزنگاری است که توسط موسسه ملی استانداردها و فناوری ایالات متحده (NIST) به عنوان برنده مسابقه SHA-3 در سال 2012 انتخاب شد. این الگوریتم برای ارائه یک جایگزین برای SHA-2 طراحی شده بود، اگرچه آسیب‌پذیری‌هایی در SHA-2 شناسایی نشده بودند. هدف اصلی از توسعه SHA-3، تنوع در الگوریتم‌های درهم‌ساز و ارائه یک گزینه مستقل از معماری SHA-1 و SHA-2 بود. این مقاله به بررسی کامل SHA-3، نحوه عملکرد آن، تفاوت‌های آن با الگوریتم‌های دیگر، و کاربردهای آن می‌پردازد.

پیش‌زمینه و تاریخچه

در سال 2007، NIST مسابقه‌ای را برای یافتن یک الگوریتم درهم‌ساز جدید آغاز کرد. این مسابقه به دلیل نگرانی‌ها در مورد امنیت SHA-1 و SHA-2 و همچنین تمایل به داشتن یک الگوریتم جایگزین که بر اساس اصول طراحی متفاوتی بنا شده باشد، راه‌اندازی شد. هدف این بود که یک الگوریتم درهم‌ساز جدید پیدا شود که بتواند در کنار SHA-2 مورد استفاده قرار گیرد و در صورت لزوم به عنوان جایگزین آن عمل کند.

مسابقه SHA-3 پنج سال به طول انجامید و 64 نامزد مختلف در آن شرکت کردند. در نهایت، الگوریتم Keccak به عنوان برنده انتخاب شد و به عنوان SHA-3 شناخته می‌شود. Keccak توسط Guido Bertoni، Joan Daemen، Michaël Peeters، و Gilles Van Assche طراحی شده است.

اصول عملکرد SHA-3

SHA-3 بر اساس یک رویکرد طراحی متفاوت از SHA-1 و SHA-2 بنا شده است. در حالی که SHA-1 و SHA-2 از ساختارهای Merkle–Damgård استفاده می‌کنند، SHA-3 از ساختار اسفنج (Sponge) بهره می‌برد. این ساختار به SHA-3 اجازه می‌دهد تا از نظر تئوری در برابر انواع خاصی از حملات مقاوم‌تر باشد.

مرحله جذب (Absorbing Phase):* در این مرحله، پیام ورودی به قطعاتی با اندازه ثابت تقسیم می‌شود و به حالت داخلی الگوریتم اضافه می‌شوند.

مرحله فشردن (Squeezing Phase):* در این مرحله، خروجی الگوریتم تولید می‌شود. حالت داخلی الگوریتم به طور مکرر پردازش می‌شود تا زمانی که تعداد کافی بیت خروجی تولید شود.

ساختار اسفنجی SHA-3 شامل دو بخش اصلی است:

حالت (State):* یک آرایه بزرگ از بیت‌ها که در طول پردازش پیام تغییر می‌کند.
تابع تبدیل (Transformation Function):* یک تابع غیرخطی که بر روی حالت اعمال می‌شود تا آن را تغییر دهد.

انواع SHA-3

خانواده SHA-3 شامل چهار الگوریتم اصلی است:

SHA3-224:* یک درهم‌ساز 224 بیتی که از SHA3-256 مشتق شده است.
SHA3-256:* یک درهم‌ساز 256 بیتی که به طور گسترده استفاده می‌شود.
SHA3-384:* یک درهم‌ساز 384 بیتی که از SHA3-512 مشتق شده است.
SHA3-512:* یک درهم‌ساز 512 بیتی که امن‌ترین گزینه در خانواده SHA-3 محسوب می‌شود.

علاوه بر این، الگوریتم‌های مشتق شده‌ای مانند SHAKE128 و SHAKE256 نیز وجود دارند که برای تولید خروجی با طول متغیر طراحی شده‌اند. این الگوریتم‌ها در کاربردهایی مانند تولید اعداد تصادفی و رمزنگاری مبتنی بر هویت مفید هستند.

مقایسه SHA-3 با SHA-2 و SHA-1

| ویژگی | SHA-1 | SHA-2 | SHA-3 | |---|---|---|---| | ساختار | Merkle–Damgård | Merkle–Damgård | Sponge | | طول درهم‌ساز | 160 بیت | 224، 256، 384، 512 بیت | 224، 256، 384، 512 بیت | | مقاومت در برابر حملات | آسیب‌پذیر به حملات | مقاوم در حال حاضر | مقاوم‌تر به دلیل ساختار متفاوت | | پیچیدگی | نسبتاً ساده | پیچیده‌تر | نسبتاً پیچیده | | سرعت | سریع‌تر | کندتر | مشابه SHA-2 |

همانطور که در جدول بالا نشان داده شده است، SHA-3 از نظر ساختار با SHA-1 و SHA-2 متفاوت است. این تفاوت باعث می‌شود که SHA-3 در برابر انواع خاصی از حملات مقاوم‌تر باشد. با این حال، SHA-3 معمولاً کندتر از SHA-1 است، اما سرعت آن با SHA-2 قابل مقایسه است.

کاربردهای SHA-3

SHA-3 در طیف گسترده‌ای از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله:

تأیید صحت داده‌ها (Data Integrity Verification):* برای اطمینان از اینکه یک فایل یا پیام در طول انتقال یا ذخیره‌سازی تغییر نکرده است.
ذخیره‌سازی رمز عبور (Password Storage):* برای ذخیره‌سازی رمز عبورها به صورت امن.
امضای دیجیتال (Digital Signatures):* برای ایجاد امضاهای دیجیتال که می‌توانند برای تأیید اصالت یک سند یا پیام استفاده شوند.
رمزنگاری مبتنی بر هویت (Identity-Based Encryption):* در برخی از طرح‌های رمزنگاری مبتنی بر هویت.
تولید اعداد تصادفی (Random Number Generation):* با استفاده از SHAKE128 و SHAKE256.
بلاک‌چین (Blockchain):* برخی از بلاک‌چین‌ها به منظور افزایش امنیت از SHA-3 استفاده می‌کنند.

امنیت SHA-3

SHA-3 به طور کلی به عنوان یک الگوریتم درهم‌ساز امن در نظر گرفته می‌شود. ساختار اسفنجی آن باعث می‌شود که در برابر انواع خاصی از حملات مقاوم‌تر باشد. با این حال، هیچ الگوریتم رمزنگاری کاملاً ایمن نیست و همیشه احتمال وجود آسیب‌پذیری‌های جدید وجود دارد.

NIST به طور مداوم امنیت SHA-3 را مورد ارزیابی قرار می‌دهد و در صورت شناسایی آسیب‌پذیری‌های جدید، اقدامات لازم را برای رفع آنها انجام می‌دهد.

پیاده‌سازی SHA-3

SHA-3 را می‌توان در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی و پلتفرم‌ها پیاده‌سازی کرد. کتابخانه‌های رمزنگاری مانند OpenSSL و Crypto++ پیاده‌سازی‌هایی از SHA-3 را ارائه می‌دهند. همچنین، پیاده‌سازی‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری مختلفی از SHA-3 در دسترس است.

SHA-3 و استراتژی‌های مرتبط

تجزیه و تحلیل فنی (Technical Analysis):* بررسی دقیق نحوه عملکرد SHA-3 و مقایسه آن با الگوریتم‌های دیگر.
تحلیل حجم معاملات (Volume Analysis):* بررسی میزان استفاده از SHA-3 در کاربردهای مختلف و روند رشد آن.
مدیریت ریسک (Risk Management):* ارزیابی خطرات مرتبط با استفاده از SHA-3 و اتخاذ تدابیر لازم برای کاهش آنها.
برنامه‌ریزی استراتژیک (Strategic Planning):* تعیین نحوه استفاده از SHA-3 در یک سازمان یا سیستم.
تحلیل رقابتی (Competitive Analysis):* مقایسه SHA-3 با الگوریتم‌های درهم‌ساز دیگر و شناسایی نقاط قوت و ضعف آن.
تحلیل روند (Trend Analysis):* بررسی روند استفاده از SHA-3 و پیش‌بینی آینده آن.
مدل‌سازی مالی (Financial Modeling):* ارزیابی هزینه‌های مرتبط با استفاده از SHA-3 و بازگشت سرمایه.
تحلیل سناریو (Scenario Analysis):* بررسی تاثیرات مختلف استفاده از SHA-3 در سناریوهای مختلف.
تحلیل SWOT (SWOT Analysis):* شناسایی نقاط قوت، ضعف، فرصت‌ها و تهدیدهای مرتبط با استفاده از SHA-3.
تحلیل PESTLE (PESTLE Analysis):* بررسی عوامل سیاسی، اقتصادی، اجتماعی، فناوری، قانونی و زیست‌محیطی مرتبط با استفاده از SHA-3.
تحلیل هزینه-فایده (Cost-Benefit Analysis):* مقایسه هزینه‌ها و فواید استفاده از SHA-3.
تحلیل حساسیت (Sensitivity Analysis):* بررسی تاثیر تغییرات در پارامترهای مختلف بر نتایج استفاده از SHA-3.
تحلیل رگرسیون (Regression Analysis):* بررسی رابطه بین متغیرهای مختلف و استفاده از SHA-3.
تحلیل هم‌بستگی (Correlation Analysis):* بررسی رابطه بین متغیرهای مختلف مرتبط با استفاده از SHA-3.
تحلیل سری زمانی (Time Series Analysis):* بررسی روند استفاده از SHA-3 در طول زمان.

نتیجه‌گیری

SHA-3 یک الگوریتم درهم‌ساز قدرتمند و امن است که می‌تواند در طیف گسترده‌ای از کاربردها مورد استفاده قرار گیرد. ساختار اسفنجی آن باعث می‌شود که در برابر انواع خاصی از حملات مقاوم‌تر باشد. اگرچه SHA-3 ممکن است در برخی موارد کندتر از SHA-1 باشد، اما سرعت آن با SHA-2 قابل مقایسه است. SHA-3 به عنوان یک گزینه جایگزین برای SHA-2 در نظر گرفته می‌شود و می‌تواند در صورت لزوم به عنوان جایگزین آن عمل کند.

پیوندها

شروع معاملات الآن

ثبت‌نام در IQ Option (حداقل واریز $10) باز کردن حساب در Pocket Option (حداقل واریز $5)

به جامعه ما بپیوندید

در کانال تلگرام ما عضو شوید @strategybin و دسترسی پیدا کنید به: ✓ سیگنال‌های معاملاتی روزانه ✓ تحلیل‌های استراتژیک انحصاری ✓ هشدارهای مربوط به روند بازار ✓ مواد آموزشی برای مبتدیان