Preimageresistanssi

Preimageresistanssi on kryptografisen hash-funktion keskeinen ominaisuus: annettuna hajutuloksena h on käytännössä mahdotonta löytää syötettä x siten, että H(x)=h. Toisin sanoen hash-funktion on helppo laskea, mutta sen kääntäminen takaisin alkuperäiseksi syötteeksi on erittäin vaikeaa. Tämä ominaisuus on tärkeä perusta digitaalisille allekirjoituksille, tietojen eheyden varmistamiselle ja monille kryptografisille protokollille.

Teoreettisesti preimageresistanssin voimakkuus määräytyy hajun pituuden mukaan. Jos hajun pituus on n bittiä, preimageresistanssi vastaa noin 2^n arvoitusta. Tämä on suurempi kuin törmäysten löytämiseen vaadittu työ 2^(n/2), mikä johtuu hajujen todennäköisyyksien ominaisuuksista. Näin ollen preimageresistanssi on usein tiukempi turvavaatimus hash-funktioille kuin törmäysvastus.

Erottelu: preimageresistanssi ja toisen preimage -resistanssi (second preimage resistance) ovat eri asioita. Preimage tarkoittaa, että annettuun hajun arvoon h pyritään löytämään jokin syöte x niin, että H(x)=h. Second preimage -resistanssi tarkoittaa, että given x0 pyritään löytämään toinen x1, jolla H(x1)=H(x0). Molemmat ominaisuudet ovat tärkeitä; ne vaikuttavat esimerkiksi merkkiliitteiden turvallisuuteen ja salauskäytäntöjen luotettavuuteen.

Käytännön näkökulmat: modernit hash-funktiot, kuten SHA-256, on suunniteltu tarjoamaan riittävän korkea preimageresistanssi. Teoreettisesti 256-bittisellä hajulla turvallisuus vastaa noin 2^256 operaatioita. Kvanttitietokoneiden Groverin algoritmi voi heikentää tätä arviota käytännössä, mikä on huomioitava tulevia turvallisuusvaatimuksia määritellessä. Salasanojen tallennuksessa käytetään lisäksi suolauksia ja hidastimia (esim. bcrypt, scrypt, Argon2), jotta offline-hyökkäysten hyökkäysvaara pienenee.