什么是棘轮？

#1 楼

棘轮只是一种每次只能向前移动一次的装置，非常类似于固定领带筋（这是棘轮装置）。因此，如果您过去拥有状态值，则可以计算所有未来值。

在Wikipedia上看到的棘轮：



此图显示了一个圆形齿轮，这有点误导；状态永远不会重复。想象一下，几乎是无限大的车轮或横肋。


然而，应该不可能用较新的值之一来计算先前的状态值。通常，这是通过单向函数（例如哈希或PRF）完成的。在这种情况下，将使用基于散列的PRF：HMAC-SHA256。


然后将链密钥更新为Chain Key = HMAC-SHA256(Chain Key, 0x02)


为了使车轮沿一个方向逐步前进，棘轮还驱动车轴：产生输出。在这种情况下，将使用另一次PRF运行来计算用于产生输出的状态。这将确保输出密钥材料不能用于计算其基于的状态值。

Message Key = HMAC-SHA256(Chain Key, 0x01)

这部分内容在这种情况下，棘轮是在将棘轮推进到下一个状态之前执行的。


除了上述棘轮之外，还为此WhatsApp方案执行了DH密钥协议。 Root Key是状态，棘轮是：

 Chain Key, Root Key = HKDF(Root Key, ephemeral_secret)

您可以看到根密钥再次用于计算下一个根密钥。但是在这种情况下，密钥协商期间计算出的临时密钥会提供其他输入。


注意：



PRNG也可能使用棘轮，尽管基于计数器的构造也很常见；
硬件棘轮通常具有释放棘爪的释放装置（图片中的项目2）；领带和加密棘轮没有这种功能。
密码安全的PRF（哈希或MAC）的大周期大小可确保状态不重复。