雪崩效應 - 維基百科，自由的百科全書

在密碼學中，雪崩效應（avalanche effect）指加密算法（尤其是塊密碼和加密散列函數）的一種理想屬性。雪崩效應是指當輸入發生最微小的改變（例如，反轉一個二進制位）時，也會導致輸出的不可區分性改變（輸出中每個二進制位有50%的概率發生反轉）。合格塊密碼中，無論密鑰或明文的任何細微變化都必須引起密文的不可區分性改變。該術語最早由Horst Feistel使用，^[1]儘管其概念最早可以追溯到克勞德·香農提出的擴散（diffusion）。

若某種塊密碼或加密散列函數沒有顯示出一定程度的雪崩特性，那麼它被認為具有較差的隨機化特性，從而密碼分析者得以僅僅從輸出推測輸入。這可能導致該算法部分乃至全部被破解。因此，從加密算法或加密設備的設計者角度來說，滿足雪崩效應乃是必不可缺的圭臬。

構造一個具備良好雪崩效應的密碼或散列是至關重要的設計目標之一。這正是絕大多數塊密碼採用了乘積密碼的原因，也是大多數散列函數使用大數據塊的原因。這些特性均使得微小的變化得以通過算法的迭代迅速增殖，造成輸出的每一個二進制位在算法終止前均受到輸入的每一個二進制位的影響。

嚴格雪崩準則

嚴格雪崩準則（Strict Avalanche Criterion，SAC）是雪崩效應的形式化。它指出，當任何一個輸入位被反轉時，輸出中的每一位均有50%的概率發生變化。嚴格雪崩準則建立於密碼學的完全性概念上，由Webster和Tavares在1985年提出。^[2]

高階的一般化嚴格雪崩準則涉及到多個輸入位。滿足高階嚴格雪崩準則的布爾函數總是Bent函數，也被稱作最大非線性度函數，或「完全非線性」函數。^[3]

位獨立準則

位獨立準則（英文：Bit Independence Criterion，簡稱：BIC）指出，對於任意輸入位 $i$ 和輸出位 $j$ 、 $k$ ，當輸入位 $i$ 被反轉時，輸出位 $j$ 和 $k$ 應當互不影響地獨立變化。

參考文獻

^ Feistel, Horst. Cryptography and Computer Privacy. Scientific American. 1973, 228 (5) [2014-01-27]. （原始內容存檔於2019-06-06）.
^ Webster, A. F.; Tavares, Stafford E. On the design of S-boxes. Advances in Cryptology - Crypto '85. Lecture Notes in Computer Science 218. New York, NY,: Springer-Verlag New York, Inc. 1985: 523–534. ISBN 0-387-16463-4.
^ Adams, C. M.; Tavares, S. E. The Use of Bent Sequences to Achieve Higher-Order Strict Avalanche Criterion in S-box Design (報告). Technical Report TR 90-013. Queen's University. January 1990. CiteSeerX 10.1.1.41.8374 .

參見

混淆與擴散

閱論編分組密碼
常見加密算法	AES Blowfish DES（內部細節 · 3DES） Serpent Twofish
次常見加密算法	Camellia CAST-128（英語：CAST-128） IDEA RC2（英語：RC2） RC5 SEED（英語：SEED） Skipjack（英語：Skipjack） TEA XTEA
其他加密算法	3-Way（英語：3-Way） ABC（英語：ABC (cipher)） Akelarre（英語：Akelarre (cipher)） Anubis（英語：Anubis (cipher)） ARIA（英語：ARIA (cipher)） BaseKing（英語：BaseKing） BassOmatic（英語：BassOmatic） BATON（英語：BATON） BEAR and LION（英語：BEAR and LION ciphers） CAST-256（英語：CAST-256） CIKS-1（英語：CIKS-1） CIPHERUNICORN-A（英語：CIPHERUNICORN-A） CIPHERUNICORN-E（英語：CIPHERUNICORN-E） CLEFIA（英語：CLEFIA） CMEA（英語：Cellular Message Encryption Algorithm） Cobra（英語：Cobra ciphers） COCONUT98（英語：COCONUT98） Crab（英語：Crab (cipher)） Cryptomeria/C2（英語：Cryptomeria cipher） CRYPTON（英語：CRYPTON (cipher)） CS-Cipher（英語：CS-Cipher） DEAL（英語：DEAL） DES-X（英語：DES-X） DFC（英語：DFC (cipher)） E2（英語：E2 (cipher)） FEAL（英語：FEAL） FEA-M（英語：FEA-M） FROG（英語：FROG） G-DES（英語：GDES） GOST（英語：GOST (block cipher)） Grand Cru（英語：Grand Cru (cipher)） Hasty Pudding cipher（英語：Hasty Pudding cipher） Hierocrypt（英語：Hierocrypt） ICE（英語：ICE (cipher)） IDEA NXT（英語：Idea NXT） Intel Cascade Cipher（英語：Intel Cascade Cipher） Iraqi（英語：Iraqi block cipher） KASUMI（英語：KASUMI (block cipher)） KeeLoq（英語：KeeLoq） KHAZAD（英語：KHAZAD） Khufu and Khafre（英語：Khufu and Khafre） KN-Cipher（英語：KN-Cipher） Ladder-DES（英語：Ladder-DES） Libelle（英語：Libelle (cipher)） LOKI97（英語：LOKI97） LOKI89/91（英語：LOKI） Lucifer（英語：Lucifer (cipher)） M6（英語：M6 (cipher)） M8（英語：M8 (cipher)） MacGuffin（英語：MacGuffin (cipher)） Madryga（英語：Madryga） MAGENTA（英語：MAGENTA） MARS（英語：MARS (cipher)） Mercy（英語：Mercy (cipher)） MESH（英語：MESH (cipher)） MISTY1（英語：MISTY1） MMB（英語：MMB） MULTI2（英語：MULTI2） MultiSwap（英語：MultiSwap） New Data Seal（英語：New Data Seal） NewDES（英語：NewDES） Nimbus（英語：Nimbus (cipher)） NOEKEON（英語：NOEKEON） NUSH（英語：NUSH） Q（英語：Q (cipher)） RC6 REDOC（英語：REDOC） Red Pike（英語：Red Pike (cipher)） S-1（英語：S-1 block cipher） SAFER（英語：SAFER） SAVILLE（英語：SAVILLE） SC2000（英語：SC2000） SHACAL（英語：SHACAL） SHARK SM4 Speck Spectr-H64（英語：Spectr-H64） Square（英語：Square (cipher)） SXAL/MBAL（英語：SXAL/MBAL） Threefish（英語：Threefish） Treyfer（英語：Treyfer） UES（英語：UES (cipher)） Xenon（英語：Xenon (cipher)） xmx（英語：xmx） XXTEA Zodiac（英語：Zodiac (cipher)）
密碼設計	Feistel網絡密鑰調度（英語：Key schedule）乘積密碼 S盒 P盒代換-置換網絡混淆與擴散雪崩效應密鑰白化密鑰長度塊大小
攻擊（密碼分析）	窮舉攻擊/蠻力攻擊（EFF DES破解機）中途相遇攻擊（Biclique攻擊（英語：Biclique attack） · 三子集中途相遇攻擊（英語：Biclique attack））線性密碼分析（英語：Linear cryptanalysis）（堆積引理（英語：Piling-up lemma））差分密碼分析（不可能差分密碼分析（英語：Impossible differential cryptanalysis））截斷差分分析（英語：Truncated differential cryptanalysis）高階差分分析（英語：Higher-order differential cryptanalysis）差分-線性攻擊（英語：Differential-linear）區分攻擊（英語：Distinguishing attack）（已知密鑰區分攻擊（英語：Known-key distinguishing attack））積分密碼分析（英語：Integral cryptanalysis）回力鏢攻擊（英語：Boomerang attack）模n密碼分析（英語：Mod n cryptanalysis）相關密鑰攻擊（英語：Related-key attack）滑動攻擊（英語：Slide attack）迴旋密碼分析（英語：Rotational cryptanalysis）計時攻擊（英語：Timing attack） XSL攻擊（英語：XSL attack）插值攻擊 Partitioning（英語：Partitioning cryptanalysis）戴維斯攻擊（英語：Davies' attack）回彈攻擊（英語：Rebound attack）弱密鑰（英語：Weak key）肯德爾等級相關係數（英語：Kendall tau rank correlation coefficient）卡方檢驗時間、內存、數據取捨攻擊（英語：Time/memory/data tradeoff attack）
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常用函數	MD5 SHA-1 SHA-2 SHA-3/Keccak BLAKE2
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其他函數	CubeHash（英語：CubeHash） ECOH（英語：Elliptic curve only hash） FSB（英語：Fast Syndrome Based Hash） GOST（英語：GOST (hash function)） HAS-160（英語：HAS-160） HAVAL（英語：HAVAL） Kupyna（英語：Kupyna） LM hash（英語：LM hash） MD2 MD4 MD6 MDC-2（英語：MDC-2） N-Hash（英語：N-Hash） RIPEMD RadioGatún（英語：RadioGatún） SWIFFT（英語：SWIFFT） SipHash（英語：SipHash） Snefru（英語：Snefru） Streebog（英語：Streebog） Tiger（英語：Tiger (cryptography)） VSH（英語：Very smooth hash） WHIRLPOOL（英語：Whirlpool (cryptography)） SM3 X11
密碼散列/ 密鑰延伸函數	Argon2 Balloon bcrypt Catena（英語：Catena (cryptography)） crypt(3)（英語：Crypt (C)） (DES) LM散列（英語：LAN Manager#LM hash details） Lyra2 Makwa（英語：Makwa (cryptography)） PBKDF2 scrypt yescrypt
通用密鑰派生函數	HKDF KDF1/KDF2
MAC算法	DAA（英語：Data Authentication Algorithm） CBC-MAC（英語：CBC-MAC） HMAC OMAC（英語：One-key MAC）/CMAC（英語：CMAC） PMAC（英語：PMAC (cryptography)） VMAC（英語：VMAC） UMAC（英語：UMAC） Poly1305
認證加密模式	CCM CWC EAX GCM IAPM OCB（英語：OCB mode）
攻擊	碰撞攻擊（英語：Collision attack）原像攻擊生日攻擊窮舉攻擊/蠻力攻擊彩虹表旁路攻擊長度擴展攻擊
設計	雪崩效應碰撞默克爾-達姆加德結構（英語：Merkle–Damgård construction）
標準化	CRYPTREC（英語：CRYPTREC） NESSIE（英語：NESSIE） NIST散列函數競賽（英語：NIST hash function competition）
實際應用	鹽密鑰延伸信息鑑定

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