CC BY
28Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
SHA oilasiga mansub xesh funksiyalar tahlili
Rahmatullayev Ilhom Rahmatullayevich,
texnika fanlari bo'yicha falsafa doktori (PhD),
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalar universiteti Samarqand filiali "Axborot xavfsizli" kafedrasi o'qituvchisi Ilhom9001@gmail.com
Umurzakov Oybek,
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalar universiteti Samarqand filiali "Axborot xavfsizli" kafedrasi o'qituvchisi
Annotatsiya. Bu algoritmlar, turli xil dasturlash va xavfsizlik talablarida keng qo'llaniladi, jumladan, elektron raqamli imzolar, SSL sertifikatlari va boshqa ko'plab xavfsizlik protokollari uchun asosiy qismlardir. SHA oilasiga mansub xesh funksiya algoritmlari va ularning qadamlari ketma-ketligi, shuningdek, SHA-3 algoritmi uchun o'tkazilgan tanlov haqida ma'lumotlar, shuningdek, SHA-1, SHA-2, SHA-3 algoritmlariga nisbatan o'tkazilgan kriptotahlil natijalari keltirilgan.
IKalit so'zlar: Xesh funksiya, autentifikatsiya, kalitli va kalitsiz xesh funksiya, SHA-0, SHA-1, SHA-2, SHA-3, Keccak
Kirish. Xesh funksiya bu - ixtiyoriy uzunlikdagi kirish ma'lumotlar to'plamini (M) fiksirlangan uzunlikdagi H(M) qiymatiga aks ettiruvchi bir tomonlama funksiyadir. Bu qiymat, odatda, xesh yoki xesh qiymati deb ataladi. Bu yerda fiksirlangan uzunlik sifatida 64 bit, 128 bit, 160 bit, 256 bit, 512 bit tushuniladi[2].
Xeshlash, kirish massividagi ma'lumotlarni maxsus algoritm yordamida bitlar ketma-ketligiga aylantirish jarayonidir. Bu jarayonda, har qanday hajmdagi kirish ma'lumoti qat'iy belgilangan uzunlikdagi xesh qiymatiga aylantiriladi. Xeshlashning asosiy maqsadi ma'lumotlarni xavfsiz, qisqartirilgan va boshqariladigan shaklga olib kelishdir.
Xesh funksiya algoritmlaridan amaliy foydalanishdan ko'zlangan asosiy maqsad:
1. Ma'lumotni uzatishda va saqlashda uning to'laligini nazorat qilish.
2. Ma'lumot manba'sini autentifikatsiya qilish.
Amerika Qo'shma Shtatlarida 1993-yil NSA va
NIST birgalikda FIPS PUB 180 standartiga binoan xesh-funksiya algoritmi SHA-0 ni yaratishdi. Oradan ko'p o'tmay ushbu algoritm bir guruh kriptograflar tomonidan kolliziyaga uchratildi. Shuning uchun
85
1995-yilda FIPS PUB 180-1[5] standartga binoan SHA-0 algoritmining ma'lum bir qismi o'zgartirilib SHA-1 algoritmini ishlab chiqildi[1].
Asosiy qism. SHA-1 algoritmda kiruvchi ma'lumotning uzunligi 264 bitdan kichik bo'lib, xesh qiymat uzunligi 160 bit bo'ladi. Kiritilayotgan ma'lumot 512 bitlik bloklarga ajratilib qayta ishlanadi.
1-rasm. SHA-0 va SHA-1 algoritmining blok sxemasi
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Xesh qiymatni hisoblash jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:
1-bosqich.To'ldirish bitlarini qo'shish.
Berilgan ma'lumot uzunligi 512 modul
bo'yicha 448 bilan taqqoslanadigan (ma'lumot uzunligi = 448 mod 512) qilib to'ldiriladi.To'ldirish hamma vaqt, hattoki ma'lumot uzunligi 512 modul bo'yicha 448 bilan taqqoslanadigan bo'lsa ham bajariladi.
To'ldirish quyidagi tartibda amalga oshiriladi: ma'lumotga 1 ga teng bo'lgan bitta bit qo'shiladi, qolgan bitlar esa 0 lar bilan to'ldiriladi. Shuning uchun qo'shilgan bitlar soni 1 dan 512 tagacha bo'ladi.
2- bosqich. Ma'lumotning uzunligini qo'shish.
1-bosqichning natijasiga berilgan ma'lumot
uzunligining 64 bitlik qiymati qo'shiladi.
3- bosqich.Xesh qiymat uchun bufer initsializatsiya qilish.
Xesh funksiyaning oraliqva ohirgi natijalarini saqlash uchun 160 bitlik buferdan foydalaniladi. Bu buferni beshta 32 bitlik A, B, C, D, E registrlar ko'rinishida tasvirlash mumkin. Bu registrlarga 16 lik sanoq sistemasida quyidagi boshlang'ich qiymatlar beriladi:
A=0x67452301,
B=0xEFCDAB89,
C=0x98BADCFE,
D=0x10325476,
E=0xC3D2E1F0.
Keyinchalik bu o'zgaruvchilar mos ravishda yangi a, b, c, d va e o'zgaruvchilarga yozib olinadi.
4- bosqich.Ma'lumotni 512 bitlik bloklarga ajratib qayta ishlash.
Bu xesh funksiyaning asosiy sikli quyidagicha bo'ladi:
for (t = 0; t < 80; t++)
{temp = (a<<< 5) + f(b, c, d) +e+ Wt+ Kt;
e = d; d = c; c = b<<< 30; b = a; a = temp;
},
Bu yerda <<< - chapga siklik surish amali. Kt lar 16 lik sanoq sistemasida yozilgan quyidagi fiksirlangan sonlardan iborat:
K
5A827999, t = 0,...,19,
6ED9EBA1, t = 20,...,39,
8F1BBCDC, t = 40,...,59,
CA62C1D6, t = 60,...,79.
ft(x, y, z) funksiyalar esa quyidagi ifodalar bilan aniqlanadi:
IX л Y v —X л Z, ft (x,y,z) = J X © Y © Z,
lx л Y v X л Z v Y л Z,
t = 0,...,19,
t = 20,...,39, 60,...,79, t = 40,...,59.
(1)
Wt lar kengaytirilgan ma'lumotning 512 bitlik blokining 32 bitlik qism bloklaridan quyidagi qoida bo'yicha hosil qilinadi: X, t = 0,...,15,
Wt =
Wt =
[(Wt-3 © Wt-8 © Wt_!4 © Wt_!б) <<< 1, t = 16,...,79.
SHA-1 uchun (2) |Mt, t = 0,...,15,
[(W^ © Wt-8 © Wt-14 © Wt-16 ), t = 16.....79.
SHA-0 uchun (3)
Asosiy sikl tugagandan so'ng a, b, c, d va e larning qiymatlari mos ravishda A, B, C, D va E registrlardagi qiymatlarga qo'shiladi hamda shu registrlarga yozib qo'yiladi va kengaytirilgan ma'lumotning keyingi 512 bitlik blokini qayta ishlashga o'tiladi.
5- bosqich.Natija.
Ma'lumotning xesh qiymati A, B, C, D va Е registrlardagi qiymatlarni birlashtirish natijasida hosil qilinadi.
Keyinchalik AQSh da kalit uzunligi 128,192 va 256 bit bo'lgan yangi shifrlash standarti ishlab chiqilganligi hamda texnologiyaning yuqori sur'atda rivojlanganligi sababli shunday darajadagi bardoshlilikka ega bo'lgan yangi xesh funksiyalar algoritmlarini yaratishga ehtiyoj paydo bo'ldi. Shu sababli 2002-yilda AQSh ning yangi xesh funksiya standarti FIPS PUB 180-2[6] qabul qilindi. Bu standartda to'rtta xesh funksiya - SHA-224, SHA-256, SHA-384 va SHA-512 algoritmlari keltirilgan[12].
86
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
2-rasm. SHA-2 algoritmining umumiy blok sxemasi.
Quyida SHA-256 xesh funksiyasi algoritmini qarab chiqamiz. Bu algoritmda kiruvchi ma'lumotning uzunligi 264 bitdan kichik bo'lib, xesh qiymat uzunligi 256 bit bo'ladi. Ushbu algoritmni ikki qismga: siqish funksiyasi va ma'lumotni qayta ishlash algoritmiga bo'lish mumkin. Siqish funksiyasi uzunligi 256 bit bo'ladigan oraliq xesh qiymatni matnning navbatdagi blokini kalit sifatida olib shifrlash algoritmidan iborat. Siqish funksiyasida oldingi belgilashlardan tashqari
n n
quyidagi belgilashlar ham ishlatiladi: R - so'zni n bit
rrn
o'nga siklik surish, 0 - so'zni n bit o'ngga arifmetik(logik) surish. So'zning o'ichami 32 bitga teng deb, qo'shish esa (a+b)mod 232 bo'yicha olinadi. Boshlang'ich xeshlash vektori 8 ta 32 razryadlik so'zlardan iborat bo'lib, u quyidagi tub sonlardan olingan kvadrat ildizlarning kasr qismlariga teng qilib olinadi:
{6a09e667, bb67ae85, 3c6ef372, a54ff53a, 510e527f, 9b05688c, 1f83d9ab, 5be0cd19}
Keyingi hisoblashlar quyidagi bosqichda olib boriladi:
1-bosqich. Boshlang'ich qayta ishlash. Xeshlanuvchi ma'lumot SHA-1 ga o'xshab uzunligi 512 ga karrali bo'lguncha to'ldiriladi. To'ldirishda ma'lumotdan keyin 1 yoziladi va qolgan bitlar 0 lar bilan to'ldiriladi. Bunda ma'lumot uzunligi 512 modul bo'yicha 448 bilan taqqoslanadigan qilib to'ldiriladi. Keyin berilgan ma'lumotning 64 bitlik uzunligi yoziladi.
2-bosqich. Ma'lumotni 512 bitlik bloklarga ajratish. Kengaytirilgan ma'lumot 512 bitlik bloklarga ajratiladi.
3-bosqich. Asosiy sikl. Bu siklda argumenti va qiymatlari 32 bit bo'lgan oltita mantiqiy funksiyadan foydalaniladi:
Ch(x,y,z)=(xay) ф( ]xaz), Maj(x,y,z)=(xay) ф( xaz) (b(yaz), z0(x)=s2(x)es13(x)es22(x), (4) 21 (x)=s6(x) ф S11 (x) ф s25(x), <jo(x)=s7(x) ф s18(x) фк3(х), ai (x)=S17(x) ф S19(x) фК10(х).
'(.') _ A/f(i)A/f(i)
М(i ) blokniМ
■M(l) M\l)..M
(i) 15
16 ta 32
W W
bitlik so'zlargta ajratiladi va 0 '""' 63 lar quyidagicha aniqlanadi:
W = m (l), j = 0,...,15
J J J
for j=16 to 63 {
Wj = <1 (Wj_2 ) + Wj-7 + <0 (Wj-15 ) + Wj-16
K ,...,K
}
'0'"'' 63 o'zgarmaslar sifatida esa quyidagi 64 ta 16 lik ko'rinishda tasvirlangan sonlardan chiqarilgan kub ildizlar kasr qismlarining birinchi 32 biti olinadi:
42Sa2ßS 71374491 bScOfbcf e9b5dba5 3956c25b 59flllfl 923ß2a4 ablc5ed5
dS07aa9S 12S35bOI 2431S5be 550c7dc3 72be5d74 SOdeblfe 9bdc06a7 cl9bfl 74
e49b69cl фе4786 0fcl9dc6 240calcc 2de92c6f 4a74S4aa 5cb0a9dc 76fi>SSda
9S3e5152 aS31c66d b00327cS bß97fc7 cöeOObß d5a79147 06ca6351 14292967
27b70nS5 2elb213S 4d2c6dfc 53380dl3 650a7354 766a0abb Slc2c92e 92722c85
a2bfeSal aSla664b c24bSb70 с76с51аЗ dl92eS19 d6990624 f40e35S5 106aa070
19n4cl16 le376cOS 274S 774c 34b0bcb5 391c0cb3 4edSaa4a 5b9cca4f 632e.6ff3
74SfS2ee 73a5636f SÜS7SII 8cc70208 90bef}[a..... a4506ceb bef9a3f7 c67178J2
Asosiy sikl quyidagicha bo'ladi: for i=0 to N
{ // N - kengaytirilgan ma'lumotning bloklari soni.
// a, b, c, d, e, f, g, h registrlarni xesh funksiyaning (i-1) oraliq qiymati bilan
// qiymatlarni o'zlashtirish(initsializatsiyalash). a = H 1(l-1) ; b = H <M) ; с = H(l-1) ; d = H <M) ; e = H
// a, b, c, d, e, f, g, h registrlarga siqish funksiyasini qo'llash.
for i=0 to 63
87
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
{ //Ch (e,f,g), Maj (a,b,c), Ща), Ще) va
w
J lar hisoblanadi.
T = h +ВД + Ch (e, f, g) + Kj + Wj
T2 = X0 (a) + Maj (a, b, c) h = g. g = f. f = e. e = d + T1. d = c. c = b
? ? 5 55
. b = a . a = T1 + T2
5 ?
}
// i - oraliq xesh qiymat H( ) ni hisoblash.
H « = a + H (-1).
(i > — /-> _L
H<° = b + H(i-1)
H3('J = c + H3
H 4) = d + H 4
h 5(i J = e + H 5
r(i)
(z-1)
h 6г) = f + h 6
H8W = h + H
(z -1)
( w )
h 7z ) = g + h 7 }
Natij ada
H(N) = H,(N) || H(N) || H3(N) || Hf) || H5(N) || H(6N) || H(
ifoda М ma'lumotning xesh qiymatini beradi.
SHA-224 xesh funksiyasi algoritmi SHA-256 algoritmidan faqat boshlang'ich vektori ya'ni:
{c1059ed8, 367cd507, 3070dd17, f70e5939, ffc00b31, 0x68581511, 0x64f98fa7, 0xbefa4fa4} bilan farq qiladi. Bu algoritmda kiruvchi ma'lumotning uzunligi 264 bitdan kichik bo'lib, xesh qiymat uzunligi 224 bit bo'ladi. Boshqa barcha hisoblashlar SHA-256 algoritmi bilan bir hil bo'ladi. Natijada chiquvchi xesh qiymat sifatida
H( N) = H(N) | | H f | | H3(N) | | H lN) | | H5(N) | | H f | | H7(N) | | H ning chap
Ч II" 2 II ^^ 3
tomonidan
1 4
256
[5 II •'•'6 biti,
'7 ya'ni
H(N) = H(N) || Hf) || HN) || H4N) || H(N) || Hf) || Hf) olinadi.
SHA-512 xesh funksiya o'zining tuzilishiga ko'ra SHA-256 xesh funksiyasiga o'xshaydi, lekin unda uzunligi 64 bit bo'lgan ma'lumotlar ustida amal bajariladi. Bu algoritmda kiruvchi ma'lumotning uzunligi 2128 bitdan kichik bo'lib, xesh qiymat uzunligi 512 bit bo'ladi. Ma'lumotning uzunligi 1024 ga karrali qilib to'ldiriladi. To'ldirishda ma'lumotning oxiriga 1 yozilib, qolgan qismi 0 lar bilan shunday to'ldiriladiki,
ma'lumotning uzunligi 1024 ga karrali sondan 128 bit kam bo'lishi kerak. Oxiriga berilgan ma'lumotning 128 bit uzunligi qo'shiladi. Shunday qilib, kengaytirilgan ma'lumot uzunligi 1024 ga karrali bo'ladi. Boshlang'ich vektor 8 ta 64 razryadlik so'zlardan iborat bo'lib, u quyidagi tub sonlardan olingan kvadrat ildizlarning kasr qismlariga teng bo'ladi:
{6a09e667f3bcc908, bb67ae8584caa73b, 3c6ef372fe94f82b, a54ff53a5f1d36f1,
510e527fade682d1, 9b05688c2b3e6c1f
1f83d9abfb41bd6b, be0cd19137e2179}
Asosiy sikl huddi SHA-256 algoritmidagidek bo'lib, faqat SHA-512 algoritmidagi funksiyalar va bajariladigan amallar 64 bitlik ma'lumotlarda aniqlangan hamda qo'shish mod 264 bo'yicha olinadi. Siqish funksiyasi esa faqat sikldagi iteratsiyalar soni bilan farq qiladi:
for i=0 to 79
||h 8n )
{// Ch (e,f,g), Maj (a,b,c), Ща), Ще) va
w
larni hisoblanadi.
T = h +ВД + Ch (e, f, g) + Kj + Wj
T =£0 (a) + Maj (a, b, c) h = g . g = f . f = e . e = d + T . d =
c = b . b = a . a = T1 + T2
> >
}
Mantiqiy funksiylar esa SHA-256 algoritmdagi mantiqiy funksiyalardan quyidagicha farq qiladi:
(N) Ea(x)=S28(x) © S34(x) © S39(x),
h (x)=S14(x) © S18(x) © S41(x), (5)
ac(x)=S1(x) © S8(x) ©R7(x), ai (x)=S19(x) © S61 (x) ©R6(x).
М«blokniМ(i) = MW.MT 16 ta 64 W W
bitlik qismlarga ajratiladi va 0 '""' 79 lar quyidagicha aniqlanadi:
W = M j = 0,...,15,
for j=16 to 79 {
Wj = a, (Wj-2 ) + Wj-7 + a (Wj ^ ) + Wj ,
88
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
К К
K0 >•••>K79
o'zgarmaslar sifatida esa quyidagi 80 ta 16 lik ko'rinishda tasvirlangan tub sonlardan chiqarilgan kub ildizlar kasr qismining birinchi 64 biti olinadi:
42Sa2ß8d728ae22 7137449123ef65cd b5c0flcfec4d3b2f e9b5dba58189dbbc
3956c25bfi48b538 59flllflb605d019 923ß2a4afl94ßb ablc5ed5da6d8U8
d807aa98a3030242 12835b0145706ße 243Ï85be4ee4b28c 550c 7dc3d5fjb4e2
72be5d74ß7b896f 80deblfi3bl696bl 9bdc06a725c7Ï235 cl9bfl 74cf692694
e49b69c!9efl4ad2 eße47863840e3 0fcl9dc68b8cd5b5 240calcc77ac9c65
2de92c6f592b0275 4a7484aa6ea6e483 5cb0a9dcbd41fbd4 76ß88da831153b5
983e5I52ee66dfab a831c66d2db43210 b00327c898ft>213f bfi97fc7beeßee4
c6e00bß3da88fc2 d5a79147930aa725 06ca6351e003826f 142929670a0eöe70
27b70a8546d22ffc 2elb21385c26c926 4d2c6dfc5ac42aed 53380dl39d95b3df
650a73548baf63de 766a0abb3c77b2a8 81c2c92e47edaee6 92722c851482353b
a2bfe8al4cf10364 a81a664bbc423001 c24b8b70d0ß9791 c76c5Ia30654be30
dl92e819d6efS2!8 d69906245565a910 ß0e35855771202a !06aa07032bbdlb8
19a4cll6b8d2d0c8 1е376с085141аЪ53 2748774cdßeeb99 34b0bcb5el9b48a8
391c0cb3c5c9ia63 4ed8aa4ae3418acb 5b9cca4ß763e373 682e6fßd6b2b8a3
74Sß2ee5defb2fc 78a5636f43172f60 84c87814alf0ab72 8cc702081a6439ec
90befffa23631e28 a4i06cebde82bde9 beßa3f7b2c67915 c67178ße3 72532b
ca273eceea26619c dl86b8c721c0c207 eada7dd6cde0eble f57d4f7fee6sdl78
06f067aa72176fba 0a637dc5a2c898a6 U3ß804bef90dae Ib710b35131c471b
28db 77f523 04 7d84 32caab7b40c72493 3c9ebe0al5c9bebc 43Ïd67c49cl00d4c
4cc5d4becb3e42bä 597f299cfc657e2a 5fcb6fab3ad6faec 6c44198c4a475817.
Natijada chiqqan 8 ta 64 bitlik ma'lumotlar konketenatsiya amali yordamida birlashtirilib, hosil bo'lgan 512 bit ni M ma'lumotning xesh qiymati deb e'lon qilinadi. Ya'ni:
H( N) = H ;N) | | H f) | | H3( N) | | H f) | | H 5( N) | | H
SHA-384 xesh-funksiya algoritmi SHA-512
algoritmidan faqat boshlang'ich vektori H( ' = {cbbb9d5dc1059ed8, 629a292a367cd507,
9159015a3070dd17, 152fecd8f70e5939,
67332667ffc00b31, eb44a8768581511,
db0c2e0d64f98fa7, 47b5481dbefa4fa4} bilan farq qiladi. Bu algoritmda kiruvchi ma'lumotning uzunligi 2128 bitdan kichik bo'lib, xesh qiymat uzunligi 384 bit bo'ladi. Qolgan barcha hisoblashlar SHA-512 algoritmi bilan bir hil bo'ladi. Natijada chiquvchi xesh qiymat sifatida
H( N ) = H( N )
| | h in )| | h 3( n )| | hn )| | h 5( n )| |hn )| | h ( n )| |hn )
ning chap tomonidan 384 biti, ya'ni
H(N) = H(N) || H|| H3(N) || H(f) || H(N) || HN olinadi.
1-jadval. SHA oilasiga mansub algoritmlarning umumiy parametrlari[2].
Xesh funksiya algoritm nomi Xeshlan adigan matn uzunligi Kirish blok uzunligi Xesh qiymat uzunligi Har bir blokning xeshlash qadamlar soni
SHA-1 <264 512 160 80
SHA-224 <264 512 224 64
SHA-256 <264 512 256 64
SHA-384 <2128 1024 384 80
SHA-512 <2128 1024 512 80
SHA-3 algoritmini qabul qilish bo'yicha o'tkazilayotgan tanlov
Bugungi kunda dunyoning bir qator rivojlangan mamlakatlari hukumatining bank va boshqa tizimlarida elektron hujjatlardan foydalanish, ularni qabul qilish, uzatish va qayta ishlashda tezligi hamda ishonchliligiga nisbatan yangi talablar yuzaga (ke^m^qda | | ^uning asosiy sababi axborot hajmi 6 kundai7-kunga8keskin ortib borishi ta'kidlanadi. Lekin vazifa faqatgina axborotni uzatish emas, balki uzatish bilan bir qatorda uning xavfsizligini ham ta'minlashdan iborat. Ushbu masalani hal etish uchun bevosita elektron raqamli imzo algoritmlaridan foydalaniladi. So'ngi yillarda himoyalangan elektron raqamli imzo algoritmlari standart tizimlaridan foydalanish ustida olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, Amerika Qo'shma Shtatlarida eng ko'p tarqalgan FIPS PUB 180-1 algoritniga kolliziyaning topilganligi va FIPS PUB 180-2 standartlariga kiruvchi algoritmlarning ham umumiy strukturasi SHA-1 algoritmiga asoslanganligi, ular uchun ham kolliziya topilish ehtimolligini keltirib chiqaradi. Bu omillar esa o'z navbatida yangi kriptobardoshligi yuqori bo'lgan algoritmlar ustida tadqiqot olib borishni talab etadi.
2007-yil iyun oyida aynan mana shu g'oya asosida SHA-3 deb nomlangan yangi xesh funksiya algoritmini qabul qilish bo'yicha tanlov e'lon qilindi[9]. Tanlovda qatnashuvchi ishtirokchilarning arizalari 2008 yilning dekabr oyigacha qabul qilinib, unda jami 64 ta arizalardan 51 tasi tanlovga qatnashish
89
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific Электронный научный журнал "Потомки Аль-
journal of Fergana branch of TATU named after Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени
Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252
Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
imkoniyatiga ega bo'ldi. Tanlov uch bosqichdan iborat bo'lib, 2012-yilning dekabr oyida tugatish rejalashtirilgan.
Amerikaning Milliy Standartlar va Texnologiyalar Instituti(NIST) tomonidan tanlovga qo'yilgan asosiy talab SHA-2 oilasiga mansub xesh-algoritmlarga nisbatan ma'lumotni xeshlash samaradorligi yuqori va barcha kriptotahlil usullariga nisbatan bardoshli bo'lgan yangi xesh-funksiya algoritmlar sinfini yaratishdan iborat.
SHA-3 tanlovining g'olib algoritmi 224, 256, 384 va 512 bit chiqish bloklariga mo'ljallangan bo'lishi kerak.
Tanlovda xesh-funksiya algoritmlariga qo'yilgan umumiy talablar:
> katta o'lchamdagi axborotni xeshlash imkonining mavjudligi;
> algoritmning ishlash tezligining yuqoriligi(>10 CPB(cycles per byte-bir bayt axborotni qayta ishlash uchun zarur bo'lgan sikllar soni) Intel Core2);
> bir qancha zamonaviy platformalarda realizatsiya qilishning osonligi;
Bundan tashqari algoritmda turli blok o'lchamidagi hisoblashni amalga oshirishda funksiya qadamlar ketma-ketligining deyarli bir xil(farqi juda kam) bo'lishi kerak. Bu talab bir rejimdan boshqasiga tez o'tib hisoblash imkonini yaratib beradi.
Tanlovning birinchi bosqichi 2009-yilning dekabr oyida yakunlandi. Natijada 51 ta xesh funksiya algoritmi tanlovga kelib tushgan. Ular bardoshligi, foydalanish platformasi (8,16, 32, 64) va tezligi tahlili haqida qisqa ma'lumot [8,12,14] adabiyotlarda keltirilgan.
Mazkur tanlovning o'tkazilishida tanlov rahbariyati algoritmlarning ikkinchi bosqichga o'tishi uchun uning turli xil kriptotahlil usullariga nisbatan bardoshli yoki bardoshsiz ekanligiga ham katta e'tibor qaratishgan. Shundan kelib chiqib ikkinchi bosqichga ishtirokchilardan 14 tasi (BLAKE, Blue Midnight WISH, CubeHash, ECHO, Fugue, Grost l, Hamsi, JH, Keccak, Luffa, Shabal, SHAvite-3, SIMD, Skein) loyiq deb topildi. Ushbu xesh algortimlarning qurilish tamoyillari bo'yicha qisqacha ma'lumot keltirilgan[9].
2010-yilda ikkinchi bosqich yakunlanib 14 ta algoritmdan quyidagi 5 tasi tanlov finaliga qatnashish imkoniyatini qo'lga kiritdi:
1. BLAKE (Jean-Philippe Aumasson);
2. Grostl (Lars Ramkilde Knudsen);
3. JH (Hongjun Wu);
4. Keccak (Joan Daemen);
5. Skein (Bryus Shnayer).
2012-yilning noyabr oyida yuqoridagi beshta
algotimdan "Keccak" xesh funksiya algoritmi tanlov g'olibi deb e'lon qilinib, SHA-3 xesh funksiya algoritm standarti sifatida qabul qilindi.
Kriptotahlil natijalari. SHA-1 (SHA - Secure Hash Algorithm) - xesh-funksiya AQSH Milliy xavfsizlik agentligi tomonidan Standartlar va texnologiyalar milliy instituti (NIST) bilan hamkorlikda ishlab chiqilgan va 1995-yilda FIPS PUB 180-1 standarti orqali e'lon qilingan. 2005-yil yanvarda V.Rijmen va E.Oswald tomonidan kam raundli (53 ta) SHA-1 xesh-funksiya algoritmi uchun kolliziya topish qiyinchiligi maksimum 280 ta hisoblash amalini talab etuvchi hujum mavjudligi e'lon qilindi. 2005-yil fevral oyiga kelib esa, X.Wang, L.Yin va H.Yu tomonidan to'liq raundli (80 ta) SHA-1 xesh-funksiya algoritmi uchun kolliziya topish qiyinchiligi maksimum 269 ta hisoblash amalini talab etuvchi differensial kriptotahlil usuliga asoslangan hujum taklif etildi. 2005-yil avgust oyida bo'lib o'tgan CRYPT0-2005 konferensiyasida yuqoridagi mualliflar tomonidan ushbu hujum yanada mukammallashtirib (263 ta amal talab etuvchi) taqdim etiladi. ASIACRYPT-2006 konferensiyasida K.Kanyer va K.Rexberg tomonidan 64 raundli SHA-1 xesh-funksiya algoritmiga ikkita blok uchun kolliziya topish qiyinchiligi o'rtacha 235 ta hisoblash amalini talab etuvchi hujum taklif etildi.
SHA-2 (SHA-256, SHA-384, SHA-512) -xesh-funksiyasi FIPS PUB 180-2 standarti orqali 2002-yilda e'lon qilingan. 2007-yilda xind mutaxassislari S.Kumar va P.Sarkar tomonidan SHA-2 xesh-funksiya algoritmining dastlabki hujum natijalari e'lon qilindi. Ushbu hujumning to'liq bayoni keltirilmagan va u orqali kolliziya topish ehtimolligi 2-5, 2-9 bo'lib, 22 raundli SHA-256 va SHA-512 xesh-funksiyalarga
90
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific Электронный научный журнал "Потомки Аль-
journal of Fergana branch of TATU named after Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени
Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252
Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
qaratilgan. 2008-yilga kelib Y.Sasaki, L.Wang va K.Aoki tomonidan 41 raundli SHA-256 va 46 raundli SHA-512 xesh-funksiya algoritmlariga mos ravishda 2249 va 2497 ta amal talab etuvchi namunaviy matn topishga (Preimage Attacks) asoslangan yangi hujum taklif etildi. Shuningdek, M.Lamberger va F.Mendel tomonidan ham 46 raundli SHA-512 xesh-funksiya algoritmi uchun 246 ta hisoblash amalini talab etuvchi differensial kriptotahlil usuliga asoslangan sohta-kolliziya topish (pseudo-collision attack) hujumi taklif etildi.
Shu tariqa SHA-1 va SHA-2 xesh-funksiya algoritmlarining nazariy bardoshligi keskin tushgan. Mazkur algoritmlarga qo'llanilgan ko'plab hujum usullari to'liq ochilmaganligiga va ularning nazariy ahamiyat kasb etishiga qaramay, 2007-yil noyabr oyiga kelib NIST yangi SHA-3 (FIPS PUB 180-3) standart xesh-funksiya avlodini tanlash va qabul qilishga qaratilgan loyiha (tanlov) boshlanganini e'lon qiladi. Shuningdek, 2010-yildan so'ng SHA-1 algoritmi ERI va kolliziyaga bardoshliligi talab etilgan boshqa turli ilovalar tarkibida foydalanish mumkin emasligi ham ma'lum qilinadi. Mazkur tanlov 2007-2012-yillar davomida uch bosqichda olib borildi. Tanlovda qatnashuvchi ishtirokchilarning arizalari 2008-yilning dekabr oyiga qadar qabul qilinib, taqdim etilgan 64 ta arizadan 51 tasi tanlovda qatnashish imkoniyatiga ega bo'lgan. 2009-yil iyulda yakunlangan birinchi bosqich natijalariga ko'ra, quyidagi 14 ta nomzod algoritm tanlab olindi: BLAKE, Blue Midnight Wish, CubeHash, ECHO, Fugue, Grastl, Hamsi, JH, Keccak, Luffa, Shabal, SHAvite-3, SIMD, Skein. 2010-yil 9-dekabrda yakunlangan ikkinchi bosqich natijalariga ko'ra esa, quyidagi 5 ta nomzod algoritm final bosqichi uchun tanlab olindi: Blake, Grostl, JH, Keccak va Skein. 2012-yil yakuniga qadar davom etgan final bosqichi natijasida GUBKA (Sponge) iterativ-prinsipiga asoslangan Keccak xesh-funksiya algoritmi tanlov g'olibi sifatida e'lon qilindi. Keccak algoritmi g'olib bo'lishiga qaramay, final bosqichining barcha ishtirokchi xesh-funksiyalari yetarlicha
kriptobardoshlikka ega va turli talablarni qanoatlantirishi bo'yicha bir-biridan kam bo'lmagan algoritmlar ekanligi aniqlangan. Keccak algoritmi esa,
qolgan nomzodlar orasida asosan apparat realizatsiyasi eng yaxshi bo'lgan algoritm hisoblanadi.
SHA-3 - xesh-funksiyasi Italiya va Belgiya mutaxassislari Guido Bertoni, Joan Daemen, Gilles Van Assche, Michael Peeters tomonidan ishlab chiqilgan Keccak algoritmiga asoslangan. Mazkur xesh-funksiya "SHA-3 tanlovi" doirasida turli mutaxassislar tomonidan chuqur tahlil qilingan, biroq samarador bo'lgan hujum turi taklif etilmagan. Jumladan, 8 raundli algoritm uchun 2511,5 ta amalni talab etuvchi ikkinchi namunaviy matnni topish (second preimage attack) hujum turi, ishda 8 raundli algoritm uchun 2491,47 ta amalni talab etuvchi farqlash hujum turi (distinguishing attack), to'liq raundli (24 ta) algoritm uchun 21579 ta amalni talab etuvchi farqlash hujum turi taklif etilgan. Kam raundli Keccak algoritmining turli versiyalariga qarshi kolliziya aniqlash uchun ichki differensial kriptotahlilga (internal differential attack) asoslangan hujum taklif etilgan. Ushbu hujum uch raundli Keccak-384 va Keccak-512, to'rt raundli Keccak-384 va besh raundli Keccak-256 algoritmlari uchun ishlab chiqilib, to'rt raund uchun hujumni amalga oshirish qiyinchiligi tug'ilgan kunlar paradoksi hujumi qiyinchiligidan 245 martaga kam bo'lgan. 3, 4, 6, 7 va 8 raundli Keccak-512 algoritmiga qarshi namunaviy matn topishga qaratilgan va mos ravishda 2505,2, 2505,3, 2506, 2507 va 2511,5 ta hisoblash amalini talab etuvchi hujum taklif etilgan. Shuningdek, 3 va 4 raundli Keccak-512 algoritmiga qarshi 2506 ta hisoblash amalini talab etuvchi hujum, 2 raundli Keccak-512 algoritmiga qarshi differensial kriptotahlil usuliga asoslangan va 2503,7 ta hisoblash amalini talab etuvchi namunaviy matn topish va 4 raundli Keccak-512 algoritmiga qisman namunaviy matn topish hujum turlari taklif etilgan.
O'tkazilgan tahlillar natijalari shuni ko'rsatadiki, to'liq raundli SHA-3 algoritmga nisbatan taklif etilgan hujumning 21600 (maksimal nazariy bardoshlilik qiyinchiligi) ta hisoblash amalidan kam bo'lishiga qaramay, uni ma'lum bir vaqt davomida amalga oshirish imkoni umuman mavjud emas.
Xulosa. Mazkur maqolada SHA (Secure Hash Algorithm) oilasi, Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy
91
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Standartlar va Texnologiyalar Instituti (NIST) tomonidan ishlab chiqilgan va keng qo'llaniladigan bir qator kriptografik hash funksiyalari to'plamlari haqida, shuningdek ushbu oilaga mansub xesh funksiya algoritmlari va ularning qadamlari ketma-ketligi, shuningdek, SHA-3 algoritmi uchun o'tkazilgan tanlov haqida ma'lumotlar, shuningdek, SHA-1, SHA-2, SHA-3 algoritmlariga nisbatan o'tkazilgan kriptotahlil matijalari keltirilgan. Har bir algoritmning maqsadi, ixtiyoriy uzunlikdagi ma'lumotlarni qisqa, fiksirlangan uzunlikdagi xesh qiymatiga aylantirish kabi asosiy natijalari tahlil qilingan.
Keyingi tadqiqotlarda kriptotahlil usullarining xesh funksiyalarga nisbatan qo'llanilishi bo'yicha tahlillar natijalarini keltirish ko'zda tutilgan.
Foydalanilgan adabiyotlar
1. Raxmatullayevich R. I. OQIMLI SHIFRLASH ALGORITMLARI TAHLILI //Новости образования: исследование в XXI веке. - 2023.
- Т. 1. - №. 6. - С. 889-893.
2. Rahmatullayev I. R. Oqimli shifrlash algoritmlari va ularni vujudga kelish sabablari //International Journal of Theoretical and Applied Issues of Digital Technologies. - 2022. - Т. 2. - №. 2. - С. 119-128.
3. Rahmatullayev I. R. Algebraik kriptotahlil usuli va uning oqimli shifrlash algoritmlariga qo'llanish asoslari: Algebraic Cryptanalysis Method and Basics of its Application to Stream Encryption Algorithm //International Journal of Theoretical and Applied Issues of Digital Technologies. -2023. - Т. 4. - №. 2. - С. 96-102.
4. Xudoyqulov Z. T., Rahmatullayev I. R., Boyqo'ziyev I. M. Bardoshli statik S-bokslarni generatsiyalash algoritmi //INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND APPLIED ISSUES OF DIGITAL TECHNOLOGIES. - 2023.
- Т. 5. - №. 3. - С. 57-66.
5. Khudoykulov Z. T., Rakhmatullaev I. R., Umurzakov O. S. H. NSA algoritmining akslantirishlari tanlanishining xavfsizlik talablarini bajarilishidagi o'rni //INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL AND APPLIED
ISSUES OF DIGITAL TECHNOLOGIES. - 2023.
- T. 6. - №. 4. - C. 97-101.
6. Rakhmatullaev I. Self-synchronizing (asynchronous) Stream Encryption Algorithms //Scientific Collection «InterConf». - 2023. - №. 164. - C. 249-254.
7. Rahmatullayev I. OQIMLI SHIFRLASH ALGORITMLARI BARDOSHLILIGINI DIFFERENSIAL VA ALGEBRAIK KRIPTOTAHLIL USULLARI YORDAMIDA BAHOLASH //DIGITAL TRANSFORMATION AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE. - 2024. -T. 2. - №. 1. - C. 64-70.
8. Boyquziyev I., Saydullayev E., Rahmatullayev I. ELLIPTIK EGRI CHIZIQLARNING KRIPTOGRAFIYADA QO 'LLANILISHI //DIGITAL TRANSFORMATION AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE. - 2024. - T. 2. -№. 1. - C. 71-76.
9. Rakhmatullaev I. Evaluation of new NSA stream encryption algorithm by integrated cryptanalysis method //Scientific Collection «InterConf». -2023. - №. 164. - C. 242-248.
10. Raxmatullayebich R. I. STREAM ENCRYPTION ALGORITHMS AND THE BASIS OF THEIR CREATION //CENTRAL ASIAN JOURNAL OF MATHEMATICAL THEORY AND COMPUTER SCIENCES. - 2022. - T. 3. - №. 12.
- C. 165-173.
92
