簡介
海綿函式sponge function是密碼學中使用的一種函式，它接收一定長度的輸入，然後輸出一定長度的輸出，中間包含了有限個內部狀態。
因為海綿函式的強大功能，所以可以用來建模和實現許多密碼原語，包括密碼雜湊，訊息身份驗證碼，生成掩碼，流密碼，偽隨機數生成器等。
本文將會講解海綿函式的結構。
海綿函式的結構
我們先看一個海綿函式的結構圖：
這個函式被分成了兩部分，左邊部分叫做吸收部分，右邊部分叫做輸出部分，一吸一出，像是海綿一樣，所以叫做海綿函式。
P表示的是輸入的字串，Z表示的時候輸出字串。
一個海綿函式由三部分組成，分別是state, 函式f和填充函式pad。
state就是上圖的r+c部分，r被稱為Bitrate， c被稱為Capacity。
P被分成n份，每一份都會跟Bitrate進行異或操作，如果P的長度不是Bitrate的整數倍，那麼需要使用Pad函式進行填充。
每一輪，Bitrate跟P進行異或操作的結果作為最新的Bitrate, 然後生成新的state，然後這個state又被f(state)來替換。
其中函式 f 是 從n個{0,1} 到n個{0,1}的對映。
就這樣一輪一輪進行下去，直到所有的P都參與了運算。
輸出部分是將最終生成的state進行f運算，每次運算都取Bitrate部分作為輸出，從而得到最終的輸出。
海綿函式的應用
因為海綿函式的優秀的特性，所以被用在很多方面。比如SHA-3的實現演算法Keccak就是使用的海綿函式。
通過替換f和多輪置換，海綿函式可以生成非常安全的密碼演算法，所以得到了廣泛的使用。
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