1.基于數(shù)學(xué)難題的構(gòu)造方法
MASH-1(Modular Arithmetic Secure Hash)是一個基于RSA算法的哈希算法，在1995年提出，入選國際標準ISO/IEC 10118-4；MASH-2是MASH-1的改進，把第四步中的2換成了28+1；由于涉及模乘/平方運算，計算速度慢，非常不實用。
2.利用對稱密碼體制設(shè)計哈希函數(shù)
分組密碼的工作模式是：根據(jù)不同的數(shù)據(jù)格式和安全性要求，以一個具體的分組密碼算法為基礎(chǔ)構(gòu)造一個分組密碼系統(tǒng)的方法。
基于分組的對稱密碼算法比如DES/AES算法只是描述如何根據(jù)秘鑰對一段固定長度(分組塊)的數(shù)據(jù)進行加密，對于比較長的數(shù)據(jù)，分組密碼工作模式描述了如何重復(fù)應(yīng)用某種算法安全地轉(zhuǎn)換大于塊的數(shù)據(jù)量。
簡單的說就是，DES/AES算法描述怎么加密一個數(shù)據(jù)塊，分組密碼工作模式模式了如果重復(fù)加密比較長的多個數(shù)據(jù)塊。常見的分組密碼工作模式有五種：
●電碼本(Electronic Code Book，ECB)模式
●密文分組鏈接(Cipher Block Chaining，CBC)模式
●密文反饋(Cipher Feed Back，CFB)模式
●輸出反饋(Output Feed Back，OFB)模式
●計數(shù)器(Counter,CTR)模式
ECB工作模式
加密：輸入是當前明文分組。
解密：每一個密文分組分別解密。
具體公式為：
ECB工作模式示意圖
CBC工作模式
加密：輸入是當前明文分組和前一次密文分組的異或。
解密：每一個密文分組被解密后，再與前一個密文分組異或得明文。
具體公式為：
CBC工作模式示意圖
CFB工作模式
加密算法的輸入是64比特移位寄存器，其初值為某個初始向量IV。
加密算法輸出的最左(最高有效位)j比特與明文的第一個單元P1進行異或，產(chǎn)生出密文的第1個單元C1，并傳送該單元。
然后將移位寄存器的內(nèi)容左移j位并將C1送入移位寄存器最右邊(最低有效位)j位。
這一過程繼續(xù)到明文的所有單元都被加密為止。
CFB工作模式示意圖
OFB工作模式
OFB模式的結(jié)構(gòu)類似于CFB
不同之處：
OFB模式是將加密算法的輸出反饋到移位寄存器
CFB模式中是將密文單元反饋到移位寄存器
OFB工作模式示意圖
CTR工作模式
加密：輸入是當前明文分組和計數(shù)器密文分組的異或。
解密：每一個密文分組被解密后，再與計數(shù)器密文分組異或得明文。
具體公式為：
CTR工作模式示意圖
工作模式比較
●ECB模式，簡單、高速，但最弱、易受重發(fā)攻擊，一般不推薦。
●CBC模式適用于文件加密，比ECB模式慢，安全性加強。當有少量錯誤時，不會造成同步錯誤。
●OFB模式和CFB模式較CBC模式慢許多。每次迭代只有少數(shù)比特完成加密。若可以容忍少量錯誤擴展，則可換來恢復(fù)同步能力，此時用CFB或OFB模式。在字符為單元的流密碼中多選CFB模式。
●CTR模式用于高速同步系統(tǒng)，不容忍差錯傳播。
3.直接設(shè)計哈希函數(shù)
Merkle在1989年提出迭代型哈希函數(shù)的一般結(jié)構(gòu)；(另外一個工作是默克爾哈希樹)，Ron Rivest在1990年利用這種結(jié)構(gòu)提出MD4。(另外一個工作是RSA算法)，這種結(jié)構(gòu)在幾乎所有的哈希函數(shù)中使用，具體做法為：
迭代型哈希函數(shù)的一般結(jié)構(gòu)示意圖
●把所有消息M分成一些固定長度的塊Yi
●最后一塊padding并使其包含消息M的長度
●設(shè)定初始值CV0
●循環(huán)執(zhí)行壓縮函數(shù)f，CVi=f(CVi-1||Yi-1)
●最后一個CVi為哈希值
●算法中重復(fù)使用一個壓縮函數(shù)f
●f的輸入有兩項，一項是上一輪輸出的n比特值CVi-1，稱為鏈接變量，另一項是算法在本輪的b比特輸入分組Yi-1
●f的輸出為n比特值CVi，CVi又作為下一輪的輸入
●算法開始時還需對鏈接變量指定一個初值IV，最后一輪輸出的鏈接變量CVL即為最終產(chǎn)生的雜湊值
●通常有b>n，因此稱函數(shù)f為壓縮函數(shù)
●算法可表達如下：CV0=IV=n比特長的初值
●CVi=f(CVi-1,Yi-1)；1≤i≤L
●H(M)=CVL
●算法的核心技術(shù)是設(shè)計難以找到碰撞的壓縮函數(shù)f，而敵手對算法的攻擊重點是f的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
●f和分組密碼一樣是由若干輪處理過程組成
●對f的分析需要找出f的碰撞。由于f是壓縮函數(shù)，其碰撞是不可避免的，因此在設(shè)計f時就應(yīng)保證找出其碰撞在計算上是困難的
