Hash
用於短輸入的快速加密雜湊函式
我正在尋找一種針對短輸入速度優化的加密雜湊函式，以實現擴展因子為 2 的偽隨機生成器（例如，輸入 16 個字節並輸出 32 個偽隨機字節）。
以下是我嘗試過的一些自然候選人：
- SHA256：良好的基線
- Blake2：專為大輸入的速度而設計，在短輸入時表現不佳
- AES-CTR：當硬體支持AES-NI時，比 SHA256 更快。輸入用作 AES 的密鑰，以加密具有所需輸出長度的預定義字節數組。但是，為每次呼叫散列函式重新初始化密碼是昂貴的。
我還發現了這個有趣的結構：STHash。它是一個鍵控加密散列函式，針對大輸入的速度進行了優化。我不介意使用鍵控散列函式而不是通用散列函式。
是否有任何類似的短輸入結構，或者比 AES-CTR 更有效地利用 AES-NI 的方法？
一些非正式的基準
對於每個散列函式，我將一個 16 字節的數組散列成一個 32 字節的數組，並重複 1000 萬次。對於像 AES 和 ChaCha 這樣的流密碼，我在每次迭代時創建一個新密碼，輸入作為公共固定明文和隨機數的密鑰。如果密碼需要 32 位密鑰，我只需用 0 填充輸入。如果散列函式沒有產生足夠的位（例如 SipHash 僅輸出 128 位），我會執行它幾次。
我在 Intel® Core™ i7-1065G7 CPU @ 1.30GHz × 8 上執行 Rust Nightly，實驗在單執行緒上執行。
- SipHash 1-3：476.9ms
- 恰恰8：590.4ms
- SIPHash：670.3ms
- AES-128：665.3 毫秒
- SHA256：780.4 毫秒
- Blake2s：1413.9ms
有關資訊，有關 Haraka 的一些結果（使用不知名的優化實現）：
- Haraka-v2 256-5：55.2ms
- Haraka-v2 256-6：69.9 毫秒
您可以使用HighwayHash。它是一種基於 SIMD 的快速鍵控散列函式（比SipHash快 5 倍），具有安全聲明，適用於散列短輸入。
您嘗試過 SipHash，尤其是縮減輪次的 SipHash-1-3 嗎？
它專為短輸入而設計，不需要密鑰擴展，在幾乎所有類型的架構上都很快，並且可以輸出 64 位或 128 位。
不過，這個名稱可能會讓人感到困惑：需要一個密鑰，但既然您提到這對您的案例來說不是問題，請試一試。