Was ist Keccak?

Keccak ist eine kryptografische Hash-Funktion, die als Gewinner des NIST-Hash-Funktionswettbewerbs ausgewählt und anschließend als SHA-3 standardisiert wurde (Secure Hash-Algorithmus 3). In der Welt der Kryptowährungen spielt Keccak eine entscheidende Rolle, insbesondere in der Ethereum -Blockchain, wo es als Grundlage für die Hash -Funktion der Virtual Machine (EVM) der Ethereum -Maschine verwendet wird. Dieser Artikel wird sich mit den Details von Keccak befassen, seine Bedeutung für das Ökosystem der Kryptowährung und die Umsetzung in Ethereum.

Die Herkunft und Entwicklung von Keccak

Keccak wurde von Guido Bertoni, Joan Daemen, Michaël Peeters und Gilles Van Assche entworfen. Der Name 'Keccak' stammt aus der KET -Sprache, die von den Ket -Leuten in Sibirien gesprochen wird. Der Algorithmus wurde erstmals 2008 eingeführt und 2008 beim NIST-Wettbewerb eingereicht. Nach strenger Test und Bewertung wurde Keccak 2012 als Gewinner ausgewählt und 2015 als SHA-3 standardisiert.

Das Design von Keccak basiert auf der Schwammkonstruktion, einem neuartigen Ansatz zum Hash -Funktionsdesign. Die Schwammkonstruktion ermöglicht variable Ausgangslängen und ist sehr flexibel, sodass sie für eine Vielzahl von kryptografischen Anwendungen geeignet ist. Diese Flexibilität ist einer der Gründe, warum Keccak zur Verwendung in Ethereum ausgewählt wurde.

Wie Keccak funktioniert

Keccak arbeitet mit einer Schwammfunktion, die aus zwei Phasen besteht: 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. Die Quetschphase extrahiert dann die gewünschte Ausgabe aus dem inneren Zustand des Schwamms.

Hier finden Sie einen vereinfachten Überblick darüber, wie Keccak Daten verarbeitet:

• Initialisierung : Der interne Zustand des Schwamms wird auf einen festen Wert initialisiert.
• Absorbierphase : Die Eingangsmeldung ist gepolstert und in Blöcke unterteilt. Jeder Block ist mit dem ersten Teil des internen Zustands Xored und dann wird der gesamte Zustand von der Keccak-F-Permutationsfunktion verarbeitet.
• Quetschphase : Nachdem alle Blöcke verarbeitet wurden, wird die gewünschte Ausgabe aus dem inneren Zustand extrahiert, indem die Keccak-F-Permutationsfunktion wiederholt angewendet und Teile des Staates ausgelesen wird.

Die Keccak-F- Permutationsfunktion ist der Kern des Keccak-Algorithmus. Es arbeitet auf einem staatlichen Array von 5x5 Fahrspuren, auf denen jede Fahrspur eine feste Anzahl von Bits ist (z. B. 64 Bit für Keccak-F [1600]). Die Permutationsfunktion besteht aus fünf Operationsrunden: Theta, Rho, Pi, Chi und Iota. Diese Operationen sollen sicherstellen, dass die Ausgabe sehr unvorhersehbar und gegen verschiedene Arten von Angriffen widerstandsfähig ist.

Keccak in Ethereum

In der Ethereum-Blockchain wird Keccak als Grundlage für die Hash-Funktion (Virtual Machine) der Ethereum Machine verwendet, die als Keccak-256 bekannt ist. Diese Funktion wird für verschiedene Zwecke innerhalb des Ethereum -Ökosystems verwendet, einschließlich:

• Transaktionshashing : Jede Transaktion im Ethereum-Netzwerk wird mit Keccak-256 gehasht, um eine eindeutige Kennung zu erstellen.
• State Trie Hashing : Der Zustand der Ethereum-Blockchain wird in einer Trie-Datenstruktur gespeichert, und jeder Knoten im Trie wird mit Keccak-256 gehasht.
• Smart Contract Execution : Keccak-256 wird in Smart Contracts verwendet, um eindeutige Kennungen für Ereignisse und Hash-Daten zu generieren.

Die Verwendung von Keccak-256 in Ethereum stellt sicher, dass die Blockchain sicher und resistent gegen verschiedene Arten von Angriffen ist. Die kryptografischen Eigenschaften von Keccak, wie sein Widerstand gegen Kollisionsangriffe und Vorbereitungsangriffe, machen es zu einer idealen Wahl für die Sicherung des Ethereum -Netzwerks.

Implementierung von Keccak in Kryptowährungsprojekten

Für Entwickler, die an Kryptowährungsprojekten arbeiten, kann die Implementierung von Keccak ein entscheidender Schritt sein, um die Sicherheit ihrer Systeme zu gewährleisten. Hier sind einige Schritte zur Implementierung von Keccak in einem Kryptowährungsprojekt:

• Wählen Sie die richtige Bibliothek : Es sind mehrere Bibliotheken verfügbar, die Keccak implementieren, z. B. das Keccak-Codepaket und die SHA-3-Bibliothek in OpenSSL. Wählen Sie eine Bibliothek, die gut gepflegt und weit verbreitet ist.

• Integrieren Sie die Bibliothek : Integrieren Sie die ausgewählte Bibliothek in Ihr Projekt. Dies beinhaltet in der Regel das Hinzufügen der Bibliothek zu den Abhängigkeiten Ihres Projekts und importieren sie in Ihren Code.

• Verwenden Sie die Keccak -Funktion : Verwenden Sie die von der Bibliothek bereitgestellte Keccak -Funktion, um Ihre Daten zu haben. In JavaScript mit der keccak -Bibliothek können Sie beispielsweise eine solche Zeichenfolge haben:

   const keccak256 = require('keccak256'); const input = 'Hello, World!'; const hash = keccak256(input); console.log(hash.toString('hex'));

• Testen und überprüfen : Testen Sie Ihre Implementierung gründlich, um sicherzustellen, dass die richtige Ausgabe erzeugt wird. Sie können Testvektoren verwenden, die vom Keccak -Team bereitgestellt werden, um Ihre Implementierung zu überprüfen.

• Optimierung für die Leistung : Abhängig von den Anforderungen Ihres Projekts müssen Sie möglicherweise die Leistung Ihrer Keccak -Implementierung optimieren. Dies kann die Verwendung der Hardwarebeschleunigung oder die Implementierung des Algorithmus in einer Sprache auf niedrigerer Ebene wie C oder Rost umfassen.

Sicherheitsüberlegungen mit Keccak

Während Keccak als eine sichere Hash -Funktion angesehen wird, gibt es immer noch einige Sicherheitsüberlegungen, über die Entwickler wissen sollten:

• Kollisionswiderstand : Keccak ist so konzipiert, dass sie stark gegen Kollisionsangriffe resistent sind, wobei zwei verschiedene Eingänge denselben Ausgangshash produzieren. Es ist jedoch immer noch wichtig, eine ausreichende Ausgangsgröße (z. B. 256 Bit) zu verwenden, um das Kollisionsrisiko zu minimieren.
• Vorbereitungswiderstand : Keccak ist auch so konzipiert, dass er gegen Vorbereitungsangriffe resistent ist, bei denen ein Angreifer versucht, einen Eingang zu finden, der einen bestimmten Ausgangshash erzeugt. Es ist jedoch wichtig, eine ausreichend große Eingangsgröße zu verwenden, um sicherzustellen, dass Vorbereitungsangriffe nicht realisierbar sind.
• Nebenkanalangriffe : Implementierungen von Keccak können für Seitenkanalangriffe wie zeitliche Angriffe oder Leistungsanalyseangriffe anfällig sein. Entwickler sollten darauf achten, Keccak auf eine Weise umzusetzen, die das Risiko von Nebenkanalangriffen minimiert.

Keccak -Varianten und ihre Verwendung

Keccak ist in mehreren Varianten mit jeweils unterschiedlichen Parametern und Anwendungsfällen ausgestattet. Die am häufigsten verwendeten Varianten im Kryptowährungsraum sind:

• KECCAK-224 : Diese Variante erzeugt einen 224-Bit-Ausgang und wird in einigen leichten kryptografischen Anwendungen verwendet.
• KECCAK-256 : Diese Variante erzeugt eine 256-Bit-Ausgabe und ist die am häufigsten verwendete Variante in Ethereum und anderen Kryptowährungsprojekten.
• KECCAK-384 : Diese Variante erzeugt eine 384-Bit-Ausgabe und wird in Anwendungen verwendet, die ein höheres Sicherheitsniveau erfordern.
• KECCAK-512 : Diese Variante erzeugt einen 512-Bit-Ausgang und wird in Anwendungen verwendet, die das höchste Sicherheitsniveau erfordern.

Jede Variante von Keccak soll ein anderes Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Leistung bieten, sodass Entwickler die Variante auswählen können, die ihren spezifischen Anforderungen am besten entspricht.

Häufig gestellte Fragen

F: Wie unterscheidet sich Keccak von SHA-2?

A: Keccak und SHA-2 sind beide kryptografische Hash-Funktionen, aber sie haben unterschiedliche Designs und Eigenschaften. Keccak basiert auf der Schwammkonstruktion, während SHA-2 auf der Merkle-Damgård-Konstruktion basiert. Keccak ist auch so konzipiert, dass bestimmte Arten von Angriffen flexibler und widerstandsfähiger sind, wie z.

F: Kann Keccak für digitale Signaturen verwendet werden?

A: Ja, Keccak kann als Teil eines digitalen Signaturschemas verwendet werden. Es wird jedoch typischerweise in Verbindung mit anderen kryptografischen Primitiven wie der Kryptographie der elliptischen Kurve verwendet, um einen vollständigen digitalen Signaturalgorithmus zu erstellen.

F: Wird Keccak neben Ethereum in anderen Kryptowährungen verwendet?

A: Ja, Keccak wird in mehreren anderen Kryptowährungen und Blockchain -Projekten verwendet. Beispielsweise verwendet die IOTA-Kryptowährung eine Variante von Keccak namens Curl-P, und die Zcash-Kryptowährung verwendet Keccak als Teil seines Equihash-Proof-of-Work-Algorithmus.

F: Wie kann ich die Richtigkeit einer Keccak -Implementierung überprüfen?

A: Um die Richtigkeit einer Keccak -Implementierung zu überprüfen, können Sie Testvektoren verwenden, die vom Keccak -Team bereitgestellt werden. Diese Testvektoren sind Eingabe-Output-Paare, mit denen Sie überprüfen können, ob Ihre Implementierung die richtige Ausgabe für einen bestimmten Eingang erzeugt. Sie finden diese Testvektoren auf der offiziellen Keccak -Website.