RIPEMD-160

RIPEMD-160 (від англ. RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest) - криптографічна геш-функція, розроблена в Католицькому університеті Лувена Хансом Доббертіном (Hans Dobbertin^[en]), Антоном Босселарсом і Бартом Пренелом. Для довільного вхідного повідомлення функція генерує 160-розрядне хеш-значення, відоме як дайджест повідомлення. RIPEMD-160 є покращеною версією RIPEMD, яка, в свою чергу, використовувала принципи MD4 і продуктивність якої така ж як і у більш популярної SHA-1.

Також існують 128, 256 і 320-бітні версії цього алгоритму, які, відповідно, називаються RIPEMD-128, RIPEMD-256 і RIPEMD-320. 128-бітна версія являє собою лише заміну оригінальної RIPEMD, яка також була 128-бітною і в якій були знайдені вразливості. 256 і 320-бітові версії відрізняються подвоєною довжиною дайджесту, що зменшує ймовірність колізій, але при цьому функції не є більш крипостійкими.

RIPEMD-160 була розроблена у відкритій академічній спільноті, на відміну від SHA-1 і SHA-2, які були створені NSA. З іншого боку, RIPEMD-160 на практиці використовується не так часто, як SHA-1.

Використання RIPEMD-160 не обмежене жодними патентами.

Реалізація RIPEMD-160

Крок 1. Додавання відсутніх бітів

Повідомлення розширюється так, щоб його довжина у бітах за модулем 512 дорівнювала 448. Таким чином, у результаті розширення, повідомленню бракує 64 біта до довжини, кратної 512 бітам. Розширення проводиться завжди, навіть якщо повідомлення спочатку мало потрібну довжину.

Розширення проводиться таким чином: один біт, що дорівнює 1, додається до повідомлення, а потім додаються біти, рівні 0, до тих пір, поки довжина повідомлення не стане рівною 448 по модулю 512. У підсумку, до повідомлення додається, як мінімум, 1 біт, і, як максимум - 512.

Крок 2. Додавання довжини повідомлення

64-бітове представлення ${\displaystyle b}$ (довжини повідомлення перед додаванням додаткових бітів) додається до результату попереднього кроку. У малоймовірному випадку, коли ${\displaystyle b}$ більше, ніж ${\displaystyle 2^{64}}$, використовуються тільки 64 молодших біта. Ці біти додаються у вигляді двох 32-бітних слів, і першим додається слово, що містить молодші розряди.

На цьому етапі (після додавання бітів і довжини повідомлення) отримується повідомлення довжиною кратною 512 бітам. Це еквівалентно тому, що це повідомлення має довжину, кратну 16-ти 32-бітовим словами. Кожне 32-бітове слово містить чотири 8-бітних, але слідують вони не підряд, а навпаки (наприклад, з восьми 8-бітних слів (a b c d e f g h) отримується два 32-бітних слова (dcba hgfe)).

Крок 3. Визначення діючих функцій і констант

I. Нелінійні бітові функції:

• ${\displaystyle f(j;x;y;z)=x\otimes y\otimes z~~~~~~~~~~~~~(0\leq j\leq 15)}$
• ${\displaystyle f(j;x;y;z)=(x\wedge y)\lor (\neg x\wedge z)~~~(16\leq j\leq 31)}$
• ${\displaystyle f(j;x;y;z)=(x\lor \neg y)\otimes z~~~~~~~~~~(32\leq j\leq 47)}$
• ${\displaystyle f(j;x;y;z)=(x\land z)\lor (y\land \neg z)~~~~(48\leq j\leq 63)}$
• ${\displaystyle f(j;x;y;z)=x\otimes (y\lor \neg z)~~~~~~~~~(64\leq j\leq 79)}$

II. Адитивні шістнадцяткові константи:

• K(j) = 00000000x ${\displaystyle (0\leq j\leq 15)}$
• K(j) = 5A827999x ${\displaystyle (16\leq j\leq 31)}$
• K(j) = 6ED9EBA1x ${\displaystyle (32\leq j\leq 47)}$
• K(j) = 8F1BBCDCx ${\displaystyle (48\leq j\leq 63)}$
• K(j) = A953FD4Ex ${\displaystyle (64\leq j\leq 79)}$
• K'(j) = 50A28BE6x ${\displaystyle (0\leq j\leq 15)}$
• K'(j) = 5C4DD124x ${\displaystyle (16\leq j\leq 31)}$
• K'(j) = 6D703EF3x ${\displaystyle (32\leq j\leq 47)}$
• K'(j) = 7A6D76E9x ${\displaystyle (48\leq j\leq 63)}$
• K'(j) = 00000000x ${\displaystyle (64\leq j\leq 79)}$

III. Вибір 32-бітових слів з повідомлення

• r(j) = j при ${\displaystyle (0\leq j\leq 15)}$
• r(16..31) = 7; 4; 13; 1; 10; 6; 15; 3; 12; 0; 9; 5; 2; 14; 11; 8
• r(32..47) = 3; 10; 14; 4; 9; 15; 8; 1; 2; 7; 0; 6; 13; 11; 5; 12
• r(48..63) = 1; 9; 11; 10; 0; 8; 12; 4; 13; 3; 7; 15; 14; 5; 6; 2
• r(64..79) = 4; 0; 5; 9; 7; 12; 2; 10; 14; 1; 3; 8; 11; 6; 15; 13
• r'(0..15) = 5; 14; 7; 0; 9; 2; 11; 4; 13; 6; 15; 8; 1; 10; 3; 12
• r'(16..31) = 6; 11; 3; 7; 0; 13; 5; 10; 14; 15; 8; 12; 4; 9; 1; 2
• r'(32..47) = 15; 5; 1; 3; 7; 14; 6; 9; 11; 8; 12; 2; 10; 0; 4; 13
• r'(48..63) = 8; 6; 4; 1; 3; 11; 15; 0; 5; 12; 2; 13; 9; 7; 10; 14
• r'(64..79) = 12; 15; 10; 4; 1; 5; 8; 7; 6; 2; 13; 14; 0; 3; 9; 11

VI. Набір для бітового повороту вліво (операція rol)

• s(0..15) = 11; 14; 15; 12; 5; 8; 7; 9; 11; 13; 14; 15; 6; 7; 9; 8
• s(16..31) = 7; 6; 8; 13; 11; 9; 7; 15; 7; 12; 15; 9; 11; 7; 13; 12
• s(32..47) = 11; 13; 6; 7; 14; 9; 13; 15; 14; 8; 13; 6; 5; 12; 7; 5
• s(48..63) = 11; 12; 14; 15; 14; 15; 9; 8; 9; 14; 5; 6; 8; 6; 5; 12
• s(64..79) = 9; 15; 5; 11; 6; 8; 13; 12; 5; 12; 13; 14; 11; 8; 5; 6
• s'(0..15) = 8; 9; 9; 11; 13; 15; 15; 5; 7; 7; 8; 11; 14; 14; 12; 6
• s'(16..31) = 9; 13; 15; 7; 12; 8; 9; 11; 7; 7; 12; 7; 6; 15; 13; 11
• s'(32..47) = 9; 7; 15; 11; 8; 6; 6; 14; 12; 13; 5; 14; 13; 13; 7; 5
• s'(48..63) = 15; 5; 8; 11; 14; 14; 6; 14; 6; 9; 12; 9; 12; 5; 15; 8
• s'(64..79) = 8; 5; 12; 9; 12; 5; 14; 6; 8; 13; 6; 5; 15; 13; 11; 11

V. Вихідні значення слів дайджесту

• h0 = 67452301x;
• h1 = EFCDAB89x;
• h2 = 98BADCFEx;
• h3 = 10325476x;
• h4 = C3D2E1F0x;

Крок 4. Виконання алгоритму хешування

Після визначення всіх вихідних функцій, констант і початкових значень слів хеш-суми, переходять до виконання алгоритму. Виконання алгоритму відбувається по двох паралельних шляхах. Обробка повідомлення відбувається блоками по 16 слів у 32 біта.

RIPEMD-160 на псевдокоді

Під складанням «+» мається на увазі складання по модулю 2³², rol _s позначає циклічний зсув вліво на s позицій.

 for i := 0 to (t - 1) {
   A := h0; B := h1; C := h2; D := h3; E := h4;
   A' := h0; B' := h1; C' := h2; D' := h3; E' := h4;
   for j := 0 to 79 {
     T := rols(j) (A + f(j; B; C; D) + Xi[r(j)] + K(j)) + E;
     A := E; E := D; D := rol10(C); C := B; B := T;
     T := rols'(j) (A' + f(79 — j; B'; C'; D') + Xi[r'(j)] + K'(j)) + E';
     A' := E'; E' := D'; D' := rol10(C'); C' := B'; B' := T;
   }
   T := h1 + C + D'; h1 := h2 + D + E'; h2 := h3 + E + A';
   h3 := h4 + A + B'; h4 := h0 + B + C'; h0 := T;
 }

Приклади хешів RIPEMD-160

Вхідний рядок складається із ASCII-символів. Вихідний рядок являє собою шістнадцятковий запис результату.

 RIPEMD-160("The quick brown fox jumps over the lazy dog") =
 37f332f68db77bd9d7edd4969571ad671cf9dd3b

Навіть невелика зміна повідомлення викликає значну зміну дайджесту. Наприклад, при заміні у вищенаведеному прикладі d на c:

 RIPEMD-160("The quick brown fox jumps over the lazy cog") =
 132072df690933835eb8b6ad0b77e7b6f14acad7

Хеш-сума нульвого рядки виглядає так:

 RIPEMD-160("") = 
 9c1185a5c5e9fc54612808977ee8f548b2258d31

Продуктивність

У таблиці для порівняння наведені швидкості виконання MD4-подібних функцій. Передбачається, що код виконання та дані знаходяться в кеші виконуючого пристрою.

Алгоритм	Циклів	Мбіт/сек	Відносна продуктивність
MD4	241	191.2	1.00
MD5	337	136.7	0.72
RIPEMD	480	96.0	0.50
RIPEMD-128	592	77.8	0.41
SHA-1	837	55.1	0.29
RIPEMD-160	1013	45.5	0.24

Посилання

• The hash function RIPEMD-160 [Архівовано 14 грудня 2005 у Wayback Machine.](англ.)
• RIPEMD160Managed Class (.NET) [Архівовано 30 червня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
• RIPEMD160 (Java) [Архівовано 20 лютого 2012 у Wayback Machine.](англ.)
• Generate RIPEMD-160 Online (онлайн сервіс для генерування RIPEMD-160)^{[недоступне посилання з червня 2019]}(англ.)

п о р Геш-функції та коди автентифікації повідомлення Загальні функції MD5 (скомпрометована) SHA-1 (скомпрометована) SHA-2 SHA-3 BLAKE2 Фіналісти SHA-3 BLAKE Grøstl[en] JH[en] Skein Keccak (переможець) Інші функції BLAKE3[en] CubeHash[en] ECOH[en] FSB[en] Fugue[en] ГОСТ 34.311-95[ru] HAS-160[en] HAVAL Купина LSH[en] Lane[en] MASH-1[en] MASH-2[en] MD2 MD4 MD6 MDC-2[en] N-Hash RIPEMD[en] (128 160 256[ru]) RadioGatún[en] SIMD[en] SM3[en] SWIFFT Shabal[en] Snefru[en] Streebog[en] Tiger VSH[en] Whirlpool Гешування паролів/ розтягування ключів[en] Argon2 Balloon[en] Bcrypt Catena[en] crypt LM hash[en] Lyra2[en] Makwa[en] PBKDF2 Scrypt yescrypt[en] Формування ключа HKDF[en] KDF1/KDF2 Коди автентифікації повідомлення CBC-MAC DAA[en] GMAC HMAC NMAC[en] OMAC[en]/CMAC[en] PMAC[en] Poly1305[en] SipHash[en] UMAC[en] VMAC[en] Режими аутентифікованого шифрування CCM[en] ChaCha20-Poly1305[en] CWC[en] EAX[en] GCM IAPM[en] OCB[en] Контрольні сумми та некриптографічні[en] функції Adler-32[en] CRC FNV[en] Алгоритм Луна Атаки (огляд[en]) Колізійна Знаходження першовзору «Днів народження» Грубою силою Райдужна таблиця Сторонніми каналами Розширення довжини[en] Конструкції Лавиновий ефект Колізія геш-функції Будова Меркла-Демґарда Функція губки HAIFA construction[en] Стандартизація CAESAR Competition[en] CRYPTREC NESSIE NIST SHA-3 Password Hashing Competition[en] Використання Hash-based cryptography[en] Дерево Меркла Автентифікація повідомлень Доказ виконаної роботи Сіль Перець

Портал «Програмування»

Ця стаття потребує додаткових посилань на джерела для поліпшення її перевірності. Будь ласка, допоможіть удосконалити цю статтю, додавши посилання на надійні (авторитетні) джерела. Зверніться на сторінку обговорення за поясненнями та допоможіть виправити недоліки. Матеріал без джерел може бути піддано сумніву та вилучено. (лютий 2017)

Це незавершена стаття з криптографії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.

Це незавершена стаття про алгоритми. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.