SHA-3（Keccak）

定义

SHA-3 是 NIST 于 2015 年发布的哈希函数标准（FIPS 202），源自 Guido Bertoni、Joan Daemen 等人设计的 Keccak 算法——2012 年 NIST 全球哈希竞赛的冠军。竞赛的起因是 2004 年前后 MD5、SHA-1 相继被攻破，业界担心结构相似的 SHA-2 也存在隐患。

原理

SHA-3 采用与 SHA-2 的 Merkle-Damgard 结构完全不同的"海绵结构"（sponge construction）：1600 位内部状态先"吸收"输入数据，再"挤出"任意长度输出，核心是 Keccak-f 置换。这种结构天然免疫长度扩展攻击，还派生出可变输出长度的 SHAKE128/SHAKE256 可扩展输出函数（XOF）。

地位与应用

SHA-3 的定位是 SHA-2 的结构多样性备份而非替代品——SHA-2 至今未被攻破，仍是主流。SHA-3 及其衍生原语用于后量子签名标准（ML-DSA、SLH-DSA 内部大量使用 SHAKE）、以太坊（使用标准化前的 Keccak-256）等场景。

特点

硬件实现效率高，软件速度慢于 SHA-2 与 BLAKE 系列；无需 HMAC 结构即可直接构造 MAC（KMAC）。