What is Argon2?

Argon2 ist eine speicherintensive Schlüsselableitungs- und Hashfunktion, die 2015 den Password Hashing Competition (PHC) gewann. Sie wurde von Alex Biryukov, Daniel Dinu und Dmitry Khovratovich von der Universität Luxemburg entwickelt. Der Algorithmus existiert in drei Varianten: Argon2d, der durch datenabhängige Speicherzugriffsmuster maximalen Schutz gegen GPU- und ASIC-Angriffe bietet; Argon2i, der datenunabhängige Zugriffsmuster verwendet, um Seitenkanalangriffe abzuwehren; und Argon2id, ein Hybrid, der beide Ansätze kombiniert. Argon2 funktioniert, indem es ein großes Speicherarray in mehreren Durchläufen mit pseudozufälligen Daten füllt, wobei jeder Block von zuvor berechneten Blöcken gemäß einem variantenabhängigen Muster abhängt, und dann einen finalen Hash aus dem Array-Inhalt erzeugt.

Die zentrale Innovation von Argon2 ist seine konfigurierbare Speicherintensität, die es Benutzern ermöglicht, die genaue Menge an Speicher, Zeit (Anzahl der Durchläufe) und Parallelismus festzulegen, die der Algorithmus verwenden soll. Diese dreidimensionale Abstimmbarkeit macht die Optimierung mit spezialisierter Hardware äußerst schwierig, da jede Implementierung die angegebene Speichermenge zuweisen muss, um den Hash korrekt zu berechnen. Die Reduktion des Speicherverbrauchs erfordert Neuberechnungen, die die Zeitkosten dramatisch erhöhen, wodurch eine starke Zeit-Speicher-Abwägung entsteht. Die Argon2d-Variante ist besonders relevant für Kryptowährungs-Mining, da ihre datenabhängigen Speicherzugriffsmuster sie resistent gegen parallele GPU-Angriffe machen — die GPU kann nicht vorhersagen, welche Speicheradressen als nächstes benötigt werden, wodurch ihr Vorteil massiver Parallelität zunichtegemacht wird. Der Algorithmus wurde formal gegen verschiedene Angriffsmodelle analysiert und wird von der OWASP Foundation und der IETF (RFC 9106) als bevorzugte Methode für Passwort-Hashing empfohlen.

Im Kryptowährungsbereich wurde Argon2 von mehreren Projekten übernommen, die echte ASIC- und GPU-Resistenz anstreben. Nimiq (NIM) nutzt Argon2d als Proof-of-Work-Algorithmus und ermöglicht so browserbasiertes Mining, das für gewöhnliche Nutzer zugänglich ist. VerusCoin integriert Argon2id in seinen VerusHash-Algorithmus. Die breitere Bedeutung von Argon2 reicht weit über Kryptowährungen hinaus — es ist heute der empfohlene Standard für Passwort-Hashing in Webanwendungen und ersetzt ältere Funktionen wie bcrypt und scrypt. Seine Auswahl als PHC-Gewinner gegenüber 23 anderen Kandidaten etablierte es als die gründlichst geprüfte speicherintensive Funktion überhaupt. Der Einfluss des Algorithmus auf das Kryptowährungsdesign war erheblich und zeigt, dass Speicherintensität einer der effektivsten Ansätze ist, um die Dezentralisierung des Minings aufrechtzuerhalten, auch wenn perfekte ASIC-Resistenz ein schwer erreichbares Ziel bleibt.