Shabal算法的優(yōu)點和缺點解析

近期區(qū)塊鏈中 PoC（Proof of Capacity）共識機(jī)制越來越火。在市面中正在使用 PoC 共識機(jī)制的幣就有 Burst、BTCHD 等。由于 PoC 的自身機(jī)制，使得其對加密函數(shù)的復(fù)雜度和運算速度有一定的要求，而 Shabal 函數(shù)正好可以實現(xiàn)這個特殊的需求，所以在 BurstCoin 中，廣泛使用 Shabal 算法作為 PoC 共識的基礎(chǔ)。

Shabal 名字來源于一位名為 S′ebastien Chabal 的法國橄欖球運動員，因為其比賽時的勇猛表現(xiàn)和他那標(biāo)志性的胡須和長發(fā)，被人起了個綽號叫“穴居人”，可見當(dāng)時 Shabal 的團(tuán)隊對于他們研發(fā)的算法的期望是很高的。

Shabal 函數(shù)是加密哈希函數(shù)的一種，由法國代理商（ANR）組織和研究的一個項目，其團(tuán)隊成員均為業(yè)界有一定影響力的人物。Shabal 在名字上與常用的另一種加密哈希函數(shù) SHA-256 相似，但實則完全不同。SHA-256 全稱為（Secure Hash Algorithm），即安全哈希算法，是美國國家安全局（NSA）設(shè)計，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布的一系列密碼散列函數(shù)的一個變體。而 Shabal-256 是 Shabal 函數(shù)的一個變體，作為標(biāo)準(zhǔn)哈希函數(shù)的競爭者之一被提交給 NIST，雖然最后 Shabal 并沒有被選中，但是因為其優(yōu)秀的性能和特點，也越來越廣泛地被大家所認(rèn)知。

Shabal 算法

Shabal算法是一種很慢的算法，允許輸入任意長度的有序位序列，甚至是一個空序列。也適應(yīng)任何長度的字節(jié)流，但是由于考慮到安全性，適用長度最好小于 2^7 位。輸入長度可以是任何整數(shù)值和8的倍數(shù)。假如給定一個bit序列，按其左右順序索引編號，即第一位的索引為0。使用左和右來描述有序的位序列：序列中的第一位稱為最左位，最后一位稱為最右位。

Shabal的使用的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)的預(yù)處理）：首先輸入序列，即以默認(rèn)方式添加額外的長度不等于0并且是32的倍數(shù)的bit數(shù)加入序列，然后將序列分成8位組，此時一個組即為一個byte（字節(jié)）。第一個字節(jié)由最左邊的八位組成，接下來的八位為第二個字節(jié)，依此類推。由于輸入的序列長度是32的倍數(shù)，所以這個過程中會產(chǎn)生整數(shù)個字節(jié)，并且字節(jié)數(shù)是4的倍數(shù)。每個字節(jié)的值都在0和255之間（包括255）。

此時字節(jié)值可以看做是以 2 為基底從 8 位的序列中派生出來的，此時最左邊的字節(jié)是最重要的（其代表了數(shù)的正負(fù)）。如果一個八位的位組被表示為 b0，b1，b2.。.b7，那么這個字節(jié)的值等于

在 byte 字節(jié)產(chǎn)生時，會給最左邊的位自動設(shè)置為 1（即表示為一個正數(shù)）。所以當(dāng)所給這個字節(jié)輸入一個 8 位的數(shù)時，其數(shù)的最大值是 128，因為最左邊的位數(shù)不表示數(shù)的大小，而表示的是數(shù)的正負(fù)。

Shabal 算法的優(yōu)點和缺點：

優(yōu)點：

1. 設(shè)計簡單：Shabal 在設(shè)計的一個目標(biāo)就是保持簡單的同時保證其安全性。

2. 安全性：Shabal 的結(jié)構(gòu)式不可微的，并且有足夠良好的次原象攻擊抗性（這一點是可以被證明的），并且這一點也是 Shabal 算法與其他的哈希算法相比的主要優(yōu)勢之一。

3. 性能相對較好：Shabal 中沒有使用其他加密算法中非常流行的 S-Box ，因為它的性能成本非常高，對于硬件和軟件都是如此。雖然使用它能夠抵抗各種各樣的攻擊，但是在這里并沒有采用它，所以 Shabal 能夠擁有相對較好的性能

缺點：

1. 速度較慢

Shabal算法的優(yōu)點和缺點解析