Was ist der Keccak -Hash -Algorithmus?

Keccak, ausgewählt als SHA-3, wird in Ethereum als Keccak-256 für seine hohe Sicherheit und Effizienz in Blockchain-Anwendungen verwendet.

Apr 10, 2025 at 09:49 pm

Der Keccak-Hash-Algorithmus ist eine kryptografische Hash-Funktion, die als Gewinner des NIST-Hash-Funktionswettbewerbs ausgewählt wurde und letztendlich zum SHA-3-Standard wurde. Es ist so konzipiert, dass es ein hohes Maß an Sicherheit und Effizienz bietet, was es zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Anwendungen macht, einschließlich innerhalb des Ökosystems der Kryptowährung. In diesem Artikel werden wir uns mit den Details des Keccak -Hash -Algorithmus, seiner Struktur und seiner Bedeutung in der Welt der Kryptowährungen befassen.

Ursprünge und Entwicklung von Keccak

Der Keccak -Hash -Algorithmus wurde von einem Team von Kryptografen aus Belgien und Frankreich entwickelt, nämlich Guido Bertoni, Joan Daemen, Michaël Peeters und Gilles Van Assche. Der Algorithmus wurde erstmals 2008 eingeführt und 2008 beim NIST-Hash-Funktionswettbewerb eingereicht. Nach strenger Test und Bewertung wurde Keccak 2012 als Gewinner ausgewählt und 2015 als SHA-3 standardisiert.

Die Entwicklung von Keccak wurde durch die Notwendigkeit einer neuen kryptografischen Hash-Funktion angetrieben, die die Schwachstellen in bestehenden Algorithmen wie SHA-1 und MD5 beheben könnte. Die Designer von Keccak zielten darauf ab, eine Funktion zu erstellen, die nicht nur sicher, sondern auch effizient und vielseitig war und in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann.

Struktur und Funktionieren von Keccak

Der Keccak -Hash -Algorithmus arbeitet mit einer Schwammkonstruktion, die ein vielseitiger Rahmen für den Aufbau kryptografischer Hash -Funktionen ist. Die Schwammkonstruktion besteht aus zwei Phasen: der absorbierenden Phase und der Quetschphase. Während der absorbierenden Phase wird die Eingangsnachricht in Blöcke fester Größe unterteilt und von der Keccak-F-Permutationsfunktion verarbeitet. In der Quetschphase wird der Ausgang erzeugt, indem die Keccak-F-Funktion wiederholt angewendet und Teile des Zustands extrahiert werden.

Der Kern des Keccak-Algorithmus ist die Keccak-F-Permutationsfunktion , die auf einem staatlichen Array von 5x5 Spuren arbeitet, in dem jede Spur aus 64-Bit-Wörtern besteht. Das Staatsarray wird durch eine Reihe von Runden transformiert, die jeweils aus fünf Schritten bestehen: Theta, Rho, Pi, Chi und IOTA. Diese Schritte sind so konzipiert, dass sie die Teile des Staatsarrays mischen und diffundieren, um sicherzustellen, dass die Ausgabe sehr unvorhersehbar und gegen Angriffe resistent ist.

Keccak in Kryptowährungen

Der Keccak -Hash -Algorithmus hat in der Welt der Kryptowährung, insbesondere in Ethereum, einen signifikanten Einsatz gefunden. Ethereum verwendet eine modifizierte Version von Keccak, bekannt als Keccak-256 , als primäre Hash-Funktion für verschiedene Zwecke, einschließlich Transaktionsprüfung und Smart-Vertragsausführung. Die Wahl von Keccak-256 wurde von seiner hohen Sicherheit und Effizienz getrieben, wodurch sie für die anspruchsvollen Anforderungen der Blockchain-Technologie gut geeignet war.

Neben Ethereum haben auch andere Kryptowährungen und Blockchain -Projekte Keccak oder seine Varianten für ihre kryptografischen Bedürfnisse übernommen. Die Vielseitigkeit und Robustheit des Keccak -Algorithmus macht es zu einer attraktiven Wahl für Entwickler, die sichere und effiziente Systeme aufbauen möchten.

Sicherheitsmerkmale von Keccak

Eine der wichtigsten Stärken des Keccak -Hash -Algorithmus ist das hohe Sicherheitsniveau. Keccak wurde von der kryptografischen Gemeinschaft ausführlich analysiert und getestet und hat einen starken Widerstand gegen verschiedene Arten von Angriffen gezeigt, einschließlich Kollisionsangriffen, Vorbereitungsangriffen und zweiter Vorbereitungsangriffe.

Die Schwammkonstruktion von Keccak ermöglicht ein hohes Maß an Flexibilität in Bezug auf Sicherheitsparameter. Durch die Anpassung der Kapazität und der Rate des Schwamms können Entwickler das Sicherheitsniveau der Hash -Funktion so anpassen, dass die spezifischen Anforderungen erfüllt werden. Diese Flexibilität macht Keccak für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, von leichten Geräten bis hin zu Hochsicherheitssystemen.

Implementierung und Leistung von Keccak

Die Implementierung des Keccak -Hash -Algorithmus ist dank seines einfachen und effizienten Designs relativ einfach. Viele Programmiersprachen und kryptografische Bibliotheken bieten Keccak integriert und erleichtern es den Entwicklern, den Algorithmus in ihre Anwendungen zu integrieren.

In Bezug auf die Leistung hat Keccak auf einer Vielzahl von Hardwareplattformen, von eingebetteten Systemen bis zu Hochleistungsservern, hocheffizient ist. Die Effizienz des Algorithmus ist auf die Anzahl der niedrigen Gate und auf die Fähigkeit zurückzuführen, parallelisiert zu werden, wodurch eine schnelle Verarbeitung großer Datenmengen ermöglicht werden kann.

Um Keccak in einer Programmiersprache wie Python zu implementieren, können Sie die folgenden Schritte verwenden:

• Installieren Sie die erforderliche Bibliothek : Sie können die pycryptodome -Bibliothek verwenden, die eine Implementierung von Keccak bietet. Installieren Sie es mit PIP:

   pip install pycryptodome

• Importieren Sie das erforderliche Modul : Importieren Sie in Ihrem Python -Skript die SHA3_256 -Klasse aus dem Crypto.Hash -Modul:

   from Crypto.Hash import SHA3_256

• Erstellen Sie ein neues Hash -Objekt : Initialisieren Sie ein neues Hash -Objekt mit der SHA3_256.new() -Methode:

   hash_object = SHA3_256.new()

• Aktualisieren Sie das Hash -Objekt mit Ihren Daten : Verwenden Sie die Methode update() , um Ihre Daten zum Hash -Objekt hinzuzufügen. Sie können dies in Stücken tun, wenn Ihre Daten groß sind:

   data = b'Hello, Keccak!'
   hash_object.update(data)

• Holen Sie sich die Digest : Verwenden Sie schließlich die Methode digest() um den Hash -Wert als Bytes -Objekt oder die hexdigest() -Methode zu erhalten, um ihn als hexadezimale Zeichenfolge zu erhalten:

   digest = hash_object.digest()
   hexdigest = hash_object.hexdigest()
   print(f'Hash digest: {digest}')
   print(f'Hash hexdigest: {hexdigest}')

Dieses einfache Beispiel zeigt, wie Keccak-256 in Python verwendet wird, wodurch die einfache Implementierung und Verwendung vorliegt.

Keccak -Varianten und -Anwendungen

Der Keccak -Hash -Algorithmus ist in mehreren Varianten ausgestattet, die jeweils für unterschiedliche Anwendungsfälle und Sicherheitsstufen ausgelegt sind. Die am häufigsten verwendeten Varianten sind Keccak-224, Keccak-256, Keccak-384 und Keccak-512, die unterschiedlichen Ausgangsgrößen und Sicherheitsniveaus entsprechen.

Zusätzlich zu seiner Verwendung in Kryptowährungen hat Keccak Anwendungen in verschiedenen anderen Bereichen gefunden, einschließlich digitaler Signaturen, Kennworthashing und Zufallszahlengenerierung. Die Vielseitigkeit und die starken Sicherheitseigenschaften machen es zu einem wertvollen Instrument für Entwickler und Kryptografen.

Häufig gestellte Fragen

F: Wie vergleicht Keccak mit anderen Hash-Funktionen wie SHA-2?

A: Keccak als Grundlage für SHA-3 wurde entwickelt, um potenzielle Sicherheitslücken in SHA-2 und anderen vorhandenen Hash-Funktionen anzugehen. Während SHA-2 noch weit verbreitet ist und als sicher angesehen wird, bietet Keccak durch seine Schwammkonstruktion zusätzliche Sicherheitsfunktionen und Flexibilität. Das Design von Keccak ermöglicht eine einfache Anpassung der Sicherheitsparameter, sodass es für ein breiteres Angebot an Anwendungen geeignet ist.

F: Kann Keccak zum Kennworthashing verwendet werden?

A: Ja, Keccak kann für das Kennworthashing verwendet werden, obwohl es normalerweise in Verbindung mit einer wichtigen Ableitungsfunktion wie Argon2 oder PBKDF2 verwendet wird, um zusätzliche Sicherheitsfunktionen wie Speicherhärte und langsame Berechnung hinzuzufügen. Die hohe Sicherheit und Effizienz von Keccak machen es zu einer guten Wahl für die zugrunde liegende Hash -Funktion in Passwort -Hashing -Schemata.

F: Ist Keccak gegen Quantencomputerangriffe resistent?

A: Keccak ist wie andere kryptografische Hash -Funktionen nicht speziell als resistent gegen Quantencomputerangriffe ausgelegt. Die Schwammkonstruktion und die Komplexität seiner internen Operationen machen es jedoch schwieriger für Quantencomputer, im Vergleich zu einfacheren Hash -Funktionen zu brechen. Die laufende Forschung in der Kryptographie nach der Quantum kann zu neuen Varianten von Keccak führen, die gegen Quantenangriffe resistenter sind.

F: Wie kann ich die Integrität einer Datei mit Keccak überprüfen?

A: Um die Integrität einer Datei mit Keccak zu überprüfen, können Sie folgende Schritte befolgen:

• Generieren Sie einen Hash der Datei : Verwenden Sie ein Tool oder eine Bibliothek, die Keccak unterstützt, um einen Hash der Datei zu generieren. Zum Beispiel in Python:

   from Crypto.Hash import SHA3_256 mit öffnen ('file_to_hash.txt', 'rb') als Datei:
  
  hash_object = SHA3_256.new() while chunk := file.read(8192): hash_object.update(chunk) file_hash = hash_object.hexdigest()

• Speichern Sie den Hash : Speichern Sie den generierten Hash an einem sicheren Ort.

• Überprüfen Sie die Datei : Wenn Sie die Datei überprüfen müssen, generieren Sie einen neuen Hash der Datei mit derselben Methode und vergleichen Sie sie mit dem gespeicherten Hash. Wenn der Hashes übereinstimmt, wurde die Datei nicht geändert.

Dieser Prozess stellt sicher, dass Änderungen an der Datei zu einem anderen Hash führen, sodass Sie Manipulationen oder Korruption erkennen können.