[科普中国]-雪崩效应

在密码学中，雪崩效应（avalanche effect）指加密算法（尤其是块密码和加密散列函数）的一种理想属性。雪崩效应是指当输入发生最微小的改变（例如，反转一个二进制位）时，也会导致输出的不可区分性改变（输出中每个二进制位有50%的概率发生反转）。

详解在密码学中，雪崩效应（avalanche effect）指加密算法（尤其是块密码和加密散列函数）的一种理想属性。1雪崩效应是指当输入发生最微小的改变（例如，反转一个二进制位）时，也会导致输出的不可区分性改变（输出中每个二进制位有50%的概率发生反转）。合格块密码中，无论密钥或明文的任何细微变化都必须引起密文的不可区分性改变。该术语最早由Horst Feistel使用，尽管其概念最早可以追溯到克劳德·香农提出的扩散（diffusion）。

SHA-1散列函数展示了良好的雪崩效应。当一个二进制位发生变化时，散列校验和将随之而截然不同。

若某种块密码或加密散列函数没有显示出一定程度的雪崩特性，那么它被认为具有较差的随机化特性，从而密码分析者得以仅仅从输出推测输入。这可能导致该算法部分乃至全部被破解。因此，从加密算法或加密设备的设计者角度来说，满足雪崩效应乃是必不可缺的圭臬。

构造一个具备良好雪崩效应的密码或散列是至关重要的设计目标之一。这正是绝大多数块密码采用了乘积密码的原因，也是大多数散列函数使用大数据块的原因。这些特性均使得微小的变化得以通过算法的迭代迅速增殖，造成输出的每一个二进制位在算法终止前均受到输入的每一个二进制位的影响。

严格雪崩准则严格雪崩准则（Strict Avalanche Criterion，SAC）是雪崩效应的形式化。2它指出，当任何一个输入位被反转时，输出中的每一位均有50%的概率发生变化。严格雪崩准则创建于密码学的完全性概念上，由Webster和Tavares在1985年提出。

高阶的一般化严格雪崩准则涉及到多个输入位。满足高阶严格雪崩准则的布尔函数总是Bent函数，也被称作最大非线性度函数，或“完全非线性”函数。

范例例如，互联网改变了人们分享信息的方式；网络电话有可能完全替代传统电话系统；开源软件最大程度消除技术垄断，迫使整个软件行业展开竞争，不断前进……技术的变革带给了人们全新的感官体验，大大提升了工作和生活的品质，进而直接促进了社会文明的发展。

例如，2010年夏季，一番故弄玄虚后，勒布朗和波什最终选择投奔迈阿密，和韦德联手组成了也许是NBA历史上最恐怖的三巨头。客观的说，这样的选择无可厚非。但问题是，勒布朗的这个决定，很可能成为打破联盟实力均衡的“罪魁祸首”。
毕竟，热火的“三巨头”都是战力排在联盟前十的球员，甚至有两人都是联盟前四的超级巨星。用这样的组合担任球队的核心，只要不出现健康上的麻烦，那热火夺冠应该是手到擒来。换句话说，詹姆斯和波什加盟迈阿密，这让未来几个赛季的总冠军之争失去了足够的悬念。
还需要指出的是，“三巨头模式”还会造成另一个很负面的效应——角色球员尾随效应。夺得总冠军戒指并非只是球星们的理想，那些角色球员们同样渴望总冠军戒指，这就导致了他们中的很大一部分人，会选择去热火这样的球队“抱大腿”。可以想见，如果尼克斯明年也组建三巨头的话，那同样会引发正在热火上演的“抱大腿效应”。
球星们过分集中，势必会导致30支球队的实力出现严重不均，那些失去了核心球员的球队的球市，必将会遭到严重的打击。一旦球迷们的篮球热情遭到打击，那长此以往，对NBA的危害或许是毁灭性的。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所