面向MD哈希结构的量子新牧群攻击

来源：系统工程与电子技术杂志2025年第9期北京时间：

作者：李雪莲*, 李程龙, 裴焘, 高军涛

单位：1. 西安电子科技大学数学与统计学院，陕西 西安 710071；2. 武汉船舶通信研究所，湖北 武汉 430205；3. 武汉大学国家网络安全学院，湖北 武汉 430072；4. 西安电子科技大学通信工程学院，陕西 西安 710071

摘要：针对 MD（Merkle-Damgard）哈希结构在量子环境下的安全性问题，提出BHT（Brassard-H?yer-Tapp）量子算法、 CNS（Chailloux-Naya Plasencia-Schrottenloher）量子算法分别与经典新牧群攻击结合的思路，构建两种攻击模式。首先，使用BHT量子算法构造 “可变长钻石树”，增加可连接节点的数量，提升攻击效率。在一定条件下，当恢复消息长度相同时，攻击复杂度更低。然后，以安全哈希算法（secure hash algorithm，SHA）-256为例，给出具体攻击复杂度。接着，提出CNS量子算法与新牧群攻击结合的攻击模式，攻击过程中不再需要量子随机存取储存器（quantum random access memory，qRAM），降低攻击实现成本。攻击模式可以在一定范围内选择消息长度进行恢复，优于现存方案中不可选择的情况。

关键词：哈希函数,牧群攻击,BHT(Brassard-H?yer-Tapp)算法,CNS(Chailloux-Naya Plasencia –Schrottenloher)算法

基金资助：陕西省重点研发计划(2021ZDLGY06-04); 广西密码学与信息安全重点实验室基金(GCIS201802); 西安电子科技大学交叉培育项目（21103240011）资助课题