面向区块链的SHA256算法的形式化研究
SHA256（SecureHashAlgorithm256）作为目前最可靠的杂凑算法之一，在信息安全等领域具有重要的应用价值。在区块链技术中，默克尔树的构造、区块之间的链接和共识机制的运作，都以SHA256算法作为保障其系统安全性的基础支撑。目前已有研究基于HOL4交互式定理证明器验证区块链共识机制的数据一致性，该过程将SHA256算法假设为理想化模型，这导致了研究结果不可靠。为了提高验证结果的说服力，从而进一步保障区块链技术的安全性，本文基于HOL4定理证明器对SHA256算法进行形式化研究，完成算法的实现建模并验证形式化模型的正确性。 本文首先阐述了形式化验证中定理证明方法的独有优势，并介绍HOL4定理证明器的编程语言、理论基础和证明方法等内容。接下来分析杂凑算法的性质与重要的应用价值，梳理SHA256算法进行迭代压缩处理的整体流程，以便于设计模块化的建模框架，然后在HOL4中按照本文所划分的六个模块，构建SHA256的实现模型。最终为了保障SHA256算法可复用形式化模型的正确性，基于实现建模验证各模块的相关性质并生成为定理，辅助证明算法的定长性规范。综上所述，本文给出了一种SHA-2系列杂凑算法通用的模块化建模思路，有助于后续进一步完善HOL4的形式化理论库。与此同时，本文所建立的SHA256算法可复用形式化模型，将会推动定理证明方法在区块链等信息安全领域蓬勃发展。
SHA256算法;区块链技术;形式化验证;杂凑算法
北京化工大学
硕士
计算机技术
张杰;刘耕阳
2022
中文
TP311.13
2022-11-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）