Mostra la font per a SHA-3

{{TCP/IP}}'''SHA-3''' ('''Secure Hash Algorithm 3''') és l'últim membre de la família d'estàndards [[Secure Hash Algorithm]], publicat pel [[Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia|NIST]] el 5 d'agost de 2015.<ref name="nist.gov">{{Ref-web|url=https://csrc.nist.gov/projects/hash-functions|títol=Hash Functions|data=2020-06-22|editor=[[NIST]]|consulta=2021-02-17|llengua=anglès}}</ref><ref name="fips202">{{Ref-publicació|url=https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.202.pdf|cognom=NIST|enllaçautor=NIST|data=agost 2015|doi=10.6028/NIST.FIPS.202|consulta=2020-02-29|publicació="SHA-3 Standard: Permutation-Based Hash and Extendable-Output Functions"}}</ref><ref>{{Ref-publicació|cognom=Dworkin|nom=Morris J.|data=2015-08-04|url=https://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=919061|publicació=Federal Inf. Process. STDS. (NIST FIPS)}}</ref> Encara que forma part de la mateixa sèrie d'estàndards, SHA-3 és internament diferent de l'[[Funció de compressió unidireccional|estructura]] semblant a [[MD5]] de [[Secure Hash Algorithm 1|SHA-1]] i [[SHA-2]].

SHA-3 és un subconjunt de la família primitiva criptogràfica més àmplia '''Keccak''' ({{IPAc-en|ˈ|k|ɛ|tʃ|æ|k|}} o {{IPAc-en|ˈ|k|ɛ|tʃ|ɑː|k|}}),<ref name="nist">{{Ref-web|url=https://www.nist.gov/itl/csd/sha-100212.cfm|títol=NIST Selects Winner of Secure Hash Algorithm (SHA-3) Competition|data=2012-10-02|editor=[[NIST]]|consulta=2012-10-02|llengua=anglès}}</ref><ref name="drdobbs">{{Ref-web|url=http://www.drdobbs.com/security/keccak-the-new-sha-3-encryption-standard/240154037|títol=Keccak: The New SHA-3 Encryption Standard|cognom=Cruz|nom=José R.C.|data=2013-05-07|obra=Dr. Dobbs|llengua=anglès}}</ref> dissenyada per [[Guido Bertoni]], [[Joan Daemen]], [[Michaël Peeters]], i [[Gilles Van Assche]], basat en [[RadioGatún]]. Els autors de Keccak han proposat usos addicionals per a la funció, no (encara) estandarditzats pel NIST, incloent un [[Xifratge de flux|xifrat de flux]], un sistema [[Xifratge autenticat|de xifratge autenticat]], un esquema de hash "arbre" per a un hash més ràpid en determinades arquitectures,<ref>{{Ref-web|cognom=Bertoni|nom=Guido|títol=Keccak specifications summary|url=https://keccak.team/keccak_specs_summary.html|consulta=2023-03-27|llengua=anglès}}</ref><ref>{{Ref-publicació|url=https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2012/NIST.IR.7896.pdf|data=novembre 2012|doi=10.6028/NIST.IR.7896|consulta=2020-02-29|cognom=Chang|nom=Shu-jen|cognom2=Perlner|nom2=Ray|cognom3=Burr|nom3=William E.|cognom4=Sonmez Turan|nom4=Meltem|cognom5=Kelsey|nom5=John M.|publicació="Third-Round Report of the SHA-3 Cryptographic Hash Algorithm Competition"}}</ref> i xifratge [[AEAD]]. Keyak i Ketje.<ref name="ketje">{{Ref-web|url=https://competitions.cr.yp.to/round1/ketjev1.pdf|títol=CAESAR submission: Ketje v1|cognom=Bertoni|nom=Guido|data=2014-03-13|consulta=2020-02-29|llengua=anglès}}</ref><ref name="keyak">{{Ref-web|url=https://competitions.cr.yp.to/round1/keyakv1.pdf|títol=CAESAR submission: Keyak v1|cognom=Bertoni|nom=Guido|data=2014-03-13|consulta=2020-02-29|llengua=anglès}}</ref>

Keccak es basa en un nou enfocament anomenat [[Funció d'esponja|construcció d'esponges]].<ref name="sponge">{{Ref-web|url=https://keccak.team/sponge_duplex.html|títol=The sponge and duplex constructions|cognom=Bertoni|nom=Guido|consulta=2023-03-27|llengua=anglès}}</ref> La construcció de l'esponja es basa en una funció aleatòria àmplia o [[Xifratge per blocs|permutació]] aleatòria, i permet introduir ("absorbir" en terminologia de l'esponja) qualsevol quantitat de dades i emetre ("prémer") qualsevol quantitat de dades, alhora que actua com una funció pseudoaleatoria pel que fa a totes les entrades anteriors. Això comporta una gran flexibilitat.

Actualment, el NIST no té previst retirar SHA-2 ni eliminar-lo de l'estàndard Secure Hash revisat. L'objectiu de SHA-3 és que es pugui substituir directament per SHA-2 a les aplicacions actuals si cal, i millorar significativament la robustesa del conjunt d'eines d'algorisme hash del NIST.<ref name="FRnotice">{{Ref-web|títol=Announcing Request for Candidate Algorithm Nominations for a New Cryptographic Hash Algorithm (SHA-3) Family [U.S. Federal Register Vol. 72 No. 212)]|url=http://csrc.nist.gov/groups/ST/hash/documents/FR_Notice_Nov07.pdf|data=2 novembre 2007|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20110331175556/http://csrc.nist.gov/groups/ST/hash/documents/FR_Notice_Nov07.pdf|arxiudata=31 març 2011|consulta=18 juliol 2017|llengua=anglès}}</ref>

Per a mides de missatges petites, els creadors dels algorismes Keccak i de les funcions SHA-3 suggereixen utilitzar la funció més ràpida '''KangarooTwelve''' amb paràmetres ajustats i un nou mode hashing d'arbre sense sobrecàrrega addicional.

== Història ==
L'algoritme de Keccak és obra de Guido Bertoni, [[Joan Daemen]] (que també va dissenyar conjuntament el xifrat [[Advanced Encryption Standard|de Rijndael]] amb [[Vincent Rijmen]]), Michaël Peeters i [[Gilles Van Assche]]. Es basa en dissenys anteriors de funcions hash [[Panama|PANAMA]] i [[RadioGatún]]. PANAMA va ser dissenyat per Daemen i Craig Clapp el 1998. RadioGatún, successor de PANAMÀ, va ser dissenyat per Daemen, Peeters i Van Assche, i es va presentar al NIST Hash Workshop el 2006.<ref>{{Ref-web|url=https://keccak.team/files/TheRoadFromPanamaToKeccak.pdf|títol=The road from Panama to Keccak via RadioGatún|cognom=Bertoni|nom=Guido|consulta=2023-03-27|llengua=anglès}}</ref> El [[codi font]] [[Implementació de referència|de la implementació de referència]] es va dedicar al [[domini públic]] mitjançant [[Renúncia|l'exempció]] [[Llicències de Creative Commons|CC0]].
[[Fitxer:SpongeConstruction.svg|alt=Illustration of the sponge construction|miniatura|La construcció d'esponja per a funcions hash. ''P <sub>i</sub>'' són d'entrada, ''Z <sub>i</sub>'' són de sortida hash. La "capacitat" ''c'' no utilitzada hauria de ser el doble de la resistència desitjada als [[Atac preimatge|atacs]] [[Atac de col·lisió|de col·lisió]] o preimatge.]]
L'any 2006, [[Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia|el NIST]] va començar a organitzar el [[Competició de funció hash NIST|concurs de funcions hash NIST]] per crear un nou estàndard hash, SHA-3. SHA-3 no està pensat per substituir [[SHA-2]], ja que no s'ha demostrat cap atac significatiu a SHA-2. A causa dels atacs reeixits a [[MD5]], [[Secure Hash Algorithm 1|SHA-0]] i [[Secure Hash Algorithm 1|SHA-1]],<ref>{{Ref-web|url=https://shattered.io/static/shattered.pdf|títol=The first collision for full SHA-1|cognom=Stevens|nom=Marc|consulta=2017-02-23|llengua=anglès}}</ref><ref>{{Ref-web|cognom=Leurent|nom=Gaëtan|títol=SHA-1 is a Shambles|url=https://sha-mbles.github.io/|consulta=8 gener 2020|llengua=anglès}}</ref> NIST va percebre la necessitat d'un hash criptogràfic alternatiu i diferent, que es va convertir en SHA-3.

== Disseny ==
SHA-3 utilitza la [[Funció d'esponja|construcció d'esponja]],<ref name="sponge2">{{Ref-web|url=https://keccak.team/sponge_duplex.html|títol=The sponge and duplex constructions|cognom=Bertoni|nom=Guido|consulta=2023-03-27|llengua=anglès}}</ref> en la qual les dades s'"absorbeixen" a l'esponja, i després el resultat s'"esprem". En la fase d'absorció, els blocs de missatges es transformen [[Disjunció exclusiva|XOR]] en un subconjunt de l'estat, que després es transforma com un tot mitjançant una funció de permutació. <math>f</math>. (Trucant <math>f</math> una [[permutació]] pot ser confusa. Tècnicament és una permutació de l'espai d'estats, per tant una permutació d'un conjunt amb <math>2^{1600} \approx 4.4 \cdot 10^{481}</math> elements, però fa més que només permutar els bits del vector d'estat). En la fase de "estrenyir", els blocs de sortida es llegeixen del mateix subconjunt de l'estat, alternats amb la funció de transformació d'estat <math>f</math>. La mida de la part de l'estat que s'escriu i llegeix s'anomena "taxa" (indicada <math>r</math>), i la mida de la part que no es toca per l'entrada/sortida s'anomena "capacitat" (indicada <math>c</math>). La capacitat determina la seguretat de l'esquema. El [[nivell de seguretat]] màxim és la meitat de l'aforament.

== Acceleració de maquinari ==
Els nuclis de CPU [[SoC]] de sis nuclis [[Apple A13]] ARMv8 tenen suport <ref>{{Ref-web|títol=llvm/llvm-project – AArch64.td|url=https://github.com/llvm/llvm-project/blob/c35ed40f4f1bd8afd709c5342b36f33c7c5b0fbd/llvm/lib/Target/AArch64/AArch64.td#L724|consulta=2020-06-24|obra=GitHub|llengua=en}}</ref> per accelerar SHA-3 (i SHA-512) mitjançant instruccions especialitzades (EOR3, RAX1, XAR, BCAX) del conjunt d'extensió criptogràfica ARMv8.2-SHA.<ref>{{Ref-web|títol=ARMv8 – ARM – WikiChip|url=https://en.wikichip.org/wiki/arm/armv8#ARMv8_Extensions_and_Processor_Features|consulta=2020-06-24|obra=en.wikichip.org|llengua=en}}</ref>

Algunes biblioteques de programari utilitzen instal·lacions de [[SIMD|vectorització]] de CPU per accelerar l'ús de SHA-3. Per exemple, Crypto++ pot utilitzar [[SSE2]] a x86 per accelerar SHA3,<ref>{{Ref-web|títol=weidai11/cryptopp|url=https://github.com/weidai11/cryptopp/blob/master/keccak_simd.cpp#L83|obra=GitHub|consulta=2020-06-25|llengua=en}}</ref> i [[OpenSSL]] també pot utilitzar [[MMX]], [[AVX-512]] o [[AVX-512VL]] en molts sistemes x86.<ref>{{Ref-web|títol=openssl/openssl|url=https://github.com/openssl/openssl/blob/33388b44b67145af2181b1e9528c381c8ea0d1b6/crypto/sha/asm/keccak1600-avx512vl.pl|obra=GitHub|consulta=2020-06-25|llengua=en}}</ref> També les CPU [[POTÈNCIA 8|POWER8]] implementen una rotació vectorial de 2x64 bits, definida a PowerISA 2.07, que pot accelerar les implementacions SHA-3.<ref>{{Ref-web|títol=openssl/openssl|url=https://github.com/openssl/openssl/blob/33388b44b67145af2181b1e9528c381c8ea0d1b6/crypto/sha/asm/keccak1600-ppc64.pl#L20|obra=GitHub|data=novembre 2021|llengua=en}}</ref> La majoria de les implementacions per a ARM no utilitzen instruccions vectorials [[Advanced RISC Machines|Neon]], ja que [[SISD|el codi escalar]] és més ràpid. Tanmateix, les implementacions ARM es poden accelerar utilitzant instruccions vectorials [[AArch64|SVE]] i SVE2; aquests estan disponibles a la CPU [[Fujitsu A64FX]], per exemple.<ref>{{Ref-web|títol=apple/llvm-project – lib/Target/AArch64/AArch64SVEInstrInfo.td|url=https://github.com/apple/llvm-project/blob/apple/master/llvm/lib/Target/AArch64/AArch64SVEInstrInfo.td#L2389|consulta=2020-06-25|obra=GitHub|llengua=en}}</ref>

L'IBM [[z/Architecture]] admet SHA-3 des del 2017 com a part de l'extensió Message-Security-Assist 6. Els processadors admeten una implementació completa de tots els algorismes SHA-3 i SHAKE mitjançant les instruccions KIMD i KLMD mitjançant un motor d'assistència de maquinari integrat a cada nucli.

== Referències ==
{{Referències}}

[[Categoria:Seguretat informàtica]]