سلسلة التجزئة

سلسلة التجزئة هي تطبيق متتابع لدالة تجزئة تشفيرية على جزء من البيانات. في أمن الحاسوب ، تُستخدم سلسلة التجزئة لإنتاج العديد من المفاتيح لمرة واحدة من مفتاح واحد أو كلمة مرور واحدة . ولضمان عدم الإنكار ، يمكن تطبيق دالة التجزئة بشكل متتابع على أجزاء إضافية من البيانات لتسجيل تسلسل وجودها.

سلسلة التجزئة هي تطبيق متتابع لدالة تجزئة تشفيرية${\displaystyle h}$إلى سلسلة${\displaystyle x}$.

على سبيل المثال،

${\displaystyle h(h(h(h(x))))}$ يُعطي سلسلة تجزئة بطول 4، ويُشار إليها غالبًا بـ${\displaystyle h^{4}(x)}$

اقترح ليزلي لامبورت ^{[ 1 ]} استخدام سلاسل التجزئة كآلية لحماية كلمات المرور في البيئات غير الآمنة. يمكن للخادم الذي يحتاج إلى توفير المصادقة تخزين سلسلة تجزئة بدلاً من كلمة المرور كنص عادي ، مما يمنع سرقة كلمة المرور أثناء الإرسال أو سرقتها من الخادم. على سبيل المثال، يبدأ الخادم بتخزين${\displaystyle h^{1000}(\mathrm {password} )}$وهو ما يقدمه المستخدم. عندما يرغب المستخدم في المصادقة، فإنه يقدم${\displaystyle h^{999}(\mathrm {password} )}$إلى الخادم. يقوم الخادم بالحساب${\displaystyle h(h^{999}(\mathrm {password} ))=h^{1000}(\mathrm {password} )}$ويتحقق من تطابق ذلك مع سلسلة التجزئة المخزنة لديه. ثم يقوم بتخزينها${\displaystyle h^{999}(\mathrm {password} )}$للمرة القادمة التي يرغب فيها المستخدم في المصادقة.

متلصص يرى${\displaystyle h^{999}(\mathrm {password} )}$لن يتمكن الخادم من إعادة إرسال سلسلة التجزئة نفسها إلى الخادم للمصادقة ، لأن الخادم يتوقع الآن${\displaystyle h^{998}(\mathrm {password} )}$بسبب خاصية الاتجاه الواحد لدوال التجزئة الآمنة تشفيرياً ، يستحيل على المتنصت عكس دالة التجزئة والحصول على جزء سابق من سلسلة التجزئة. في هذا المثال، يمكن للمستخدم المصادقة 1000 مرة قبل استنفاد سلسلة التجزئة. في كل مرة تكون قيمة التجزئة مختلفة، وبالتالي لا يمكن للمهاجم تكرارها.

تُستخدم سلاسل التجزئة الثنائية عادةً بالاقتران مع شجرة التجزئة . تأخذ سلسلة التجزئة الثنائية قيمتي تجزئة كمدخلات، وتدمجهما، ثم تطبق دالة تجزئة على النتيجة، مما ينتج عنه قيمة تجزئة ثالثة.

يوضح الرسم التخطيطي أعلاه شجرة تجزئة تتكون من ثماني عقد طرفية وسلسلة التجزئة للعقدة الطرفية الثالثة. بالإضافة إلى قيم التجزئة نفسها، فإن ترتيب التسلسل (يمين أو يسار 1، 0) أو "بتات الترتيب" ضروري لإكمال سلسلة التجزئة.

تُستخدم سلاسل وينترنيتز (المعروفة أيضًا باسم سلاسل الدوال ^{[ 2 ]} ) في التشفير القائم على التجزئة . يتم تحديد معلمات السلسلة بواسطة تتكون السلسلة من معامل وينترنيتز w(عدد البتات في "الرقم"d)ومعامل الأمانn(عدد البتات في قيمة التجزئة، وعادةً ما يكون ضعفقوة الأمان، ^{[ 3 ] 256 أو 512).}${\displaystyle 2^{w}}$القيم الناتجة عن التطبيق المتكرر لدالة "سلسلة" أحادية الاتجاه F على مفتاح سري sk :${\displaystyle sk,F(sk),F(F(sk)),...,F^{2^{w-1}}(sk)}$تعتمد دالة السلسلة عادةً على دالة تجزئة تشفيرية قياسية ، ولكنها تحتاج إلى تحديد معلمات (عشوائية ^{[ 4 ]} )، لذا فهي تتطلب عددًا قليلًا من استدعاءات دالة التجزئة الأساسية. ^{[ 5 ]} في نظام توقيع وينترنيتز، تُستخدم سلسلة لترميز رقم واحد من رسالة مكونة من m بت، لذا يستخدم توقيع وينترنيتز ما يقارب${\displaystyle mn/w}$يستغرق حسابها حوالي بتات${\displaystyle 2^{w}m/w}$تطبيقات الدالة F. ^{[ 3 ]} لاحظ أن بعض معايير التوقيع (مثل نظام توقيع ميركل الموسع ، XMSS) تُعرّف w على أنها عدد القيم الممكنة في الرقم، لذلك${\displaystyle w=16}$يتوافق XMSS مع${\displaystyle w=4}$في المعايير (مثل توقيع لايتون-ميكالي ، LMS) التي تُعرّف w بنفس الطريقة المذكورة أعلاه - كعدد من البتات في الرقم. ^{[ 6 ]}

تُشبه سلسلة التجزئة سلسلة الكتل ، إذ تستخدم كلتاهما دالة تجزئة تشفيرية لإنشاء رابط بين عقدتين. مع ذلك، فإن سلسلة الكتل (كما هو مستخدم في بيتكوين والأنظمة المشابهة) تهدف عمومًا إلى دعم الاتفاق الموزع حول سجل عام (بيانات)، وتتضمن مجموعة من القواعد لتغليف البيانات وتحديد صلاحيات الوصول إليها.

• المصادقة بالتحدي والاستجابة
• قائمة التجزئة - على عكس البنية المتكررة لسلاسل التجزئة، فإن عناصر قائمة التجزئة مستقلة عن بعضها البعض.
• كلمة مرور لمرة واحدة
• تمديد المفاتيح
• الطوابع الزمنية المرتبطة - تعد سلاسل التجزئة الثنائية عنصرًا أساسيًا في الطوابع الزمنية المرتبطة.
• X.509

• بوخمان، يوهانس؛ دهمين، إريك؛ إيريث، سارة؛ هولسينج، أندرياس. روكرت، ماركوس (2011). “حول أمن خطة التوقيع لمرة واحدة في وينترنيتز” (PDF) . التقدم في علم التشفير – AFRICACRYPT 2011 . ملاحظات محاضرة في علوم الكمبيوتر. المجلد.  6737. سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 363 – 378. دوى : 10.1007 / 978-3-642-21969-6_23 . إيسن 1611-3349 . رقم ISBN   978-3-642-21968-9ISSN 0302-9743​​ 
• هولسينغ، أندرياس (2013ب). التوقيعات الآمنة الأمامية العملية باستخدام الحد الأدنى من افتراضات الأمان (ملف PDF) (أطروحة دكتوراه). جامعة دارمشتات التقنية .
• هولسينغ، أندرياس (2013أ). "W-OTS+ - توقيعات أقصر لأنظمة التوقيع القائمة على التجزئة" (ملف PDF) . التقدم في علم التشفير - AFRICACRYPT 2013. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد  7918. سبرينغر برلين هايدلبرغ. الصفحات 173-188 . doi : 10.1007/978-3-642-38553-7_10 . eISSN 1611-3349 . ISBN   978-3-642-38552-0ISSN 0302-9743​​