Lightweight Hash Function Design for the Internet of Things: Structure and SAT-Based Cryptanalysis

Algorithms, 2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/a18090550
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This paper introduces a lightweight cryptographic hash algorithm, LWH-128, developed using a sponge-based construction and specifically adapted for operation under constrained computational and energy conditions typical of embedded systems and Internet of Things devices. The algorithm employs a two-layer processing structure based on simple logical operations (XOR, cyclic shifts, and S-boxes) and incorporates a preliminary diffusion transformation function G, along with the Davis–Meyer compression scheme, to enhance irreversibility and improve cryptographic robustness. A comparative analysis of hardware implementation demonstrates that LWH-128 exhibits balanced characteristics in terms of circuit complexity, memory usage, and processing speed, making it competitive with existing lightweight hash algorithms. As part of the cryptanalytic evaluation, a Boolean SATisfiability (SAT) Problem-based model of the compression function is constructed in the form of a conjunctive normal form of Boolean variables. Experimental results using the Parkissat SAT solver show an exponential increase in computational time as the number of unknown input bits increased. These findings support the conclusion that the LWH-128 algorithm exhibits strong resistance to preimage attacks based on SAT-solving techniques.