Score:3

ปัญหาเลขยกกำลังทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับลอการิทึมแยกจากกันโดยใช้ Diffie Hellman oracle

ธง ru

อนุญาต $g$ เป็นตัวสร้างม็อดกลุ่มการคูณ $p$ นายกรัฐมนตรี

สมมติว่าเรารู้ $$g^{a+km_1}\bmod p$$ $$g^{b-km_2}\bmod p$$ $$g^{a+k'm_3}\bmod p$$ $$g^{b-k'm_4}\bmod p$$ ที่ไหน $m_2m_3-m_4m_1=\phi(p)$ ที่ไหน $\phi$ คือ Totient และ $a,b,k,k'$ เป็นสิ่งเดียวที่ไม่รู้จักและทั้งหมด $a$ ผ่าน $m_4$ มีขนาด $\sqrt p$ (พวกเรารู้ $m_1$ ผ่าน $m_4$ เกิน $\mathbb Z$) เราสามารถระบุได้ $g^a$, $g^b$ ในเวลาพหุนาม?

เราได้รับอนุญาตให้ถือว่า Diffie Hellman oracle?

poncho avatar
my flag
นี่เป็นการบ้านหรือเปล่า หรือนี่คือ 'ปัญหาหนัก' ที่คุณพบเมื่อวิเคราะห์โปรโตคอลการเข้ารหัสลับ
Turbo avatar
ru flag
เป็นปัญหาหนักหนา... ไม่ทราบว่ามีทางแก้ไหมครับ
kelalaka avatar
in flag
โจทย์ยาก == ตรวจการบ้าน?
Turbo avatar
ru flag
"ฉันไม่รู้ว่ามันมีวิธีแก้ไข" == ค้นคว้า
Score:2
ธง my

ข้อสังเกตอย่างหนึ่งที่ชัดเจนก็คือ ถ้าเราเรียกค่าที่เปิดเผยทั้งสี่ $C_1, C_2, C_3, C_4$ (ดังนั้น $C_1 = g^{a+km_1}$), แล้ว:

$$C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1} = (g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^b)^ {m_3-m_1}$$

สิ่งนี้สามารถใช้เพื่อแยกแยะการเดาของ $g_a, g_b$ จากค่าที่ถูกต้อง ดังนั้นหาก "ระบุได้" หมายถึง "แยกแยะได้" ก็ใช่ เราสามารถทำได้

ฉันไม่รู้ว่ามีวิธีเพิ่มการสังเกตครั้งที่สองหรือไม่ ซึ่งจะช่วยให้คุณสามารถกู้คืน $g^a, g^b$ ค่า

Daniel S avatar
ru flag
นั่นเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับ $g^a$ และ $g^b$ แต่ยังไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น คู่ $g^{a+m_3-m_1}$ และ $g^{b-m_2+m_4}$ ก็จะผ่านการทดสอบนี้เช่นกัน
Turbo avatar
ru flag
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราถือว่า DH oracle ฉันคิดว่ามันอาจไม่จำเป็นแม้ว่า
Daniel S avatar
ru flag
@Turbo A DH oracle จะไม่เปลี่ยนความจริงที่ว่ามีกลุ่มโซลูชันจำนวนมากที่ผ่านการทดสอบของ poncho และการทดสอบอื่นใดที่อาศัยการยกกำลังและการคูณ $C_i$ อันที่จริง ครอบครัวนี้อนุญาตให้เราหาค่าใดๆ ก็ได้ตามอำเภอใจสำหรับ $g^a$ และหาค่าสมมติสำหรับ $g^b$, $g^k$ และ $g^{k'}$ ที่ผ่านการทดสอบดังกล่าวทั้งหมด
Turbo avatar
ru flag
@DanielS แต่การปฏิบัติการของ DH ไม่ใช่ BB .. ดังนั้นอาจมีความหวัง?
Turbo avatar
ru flag
ฉันคิดว่ามันควรจะเป็น $C_1^{m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{m_1} = (g^a)^{m_2+m_4} \cdot (g^b )^{m_3+m_1}$ ในแนวทางของปอนโช มิฉะนั้นปัญหาจะได้รับการแก้ไขเล็กน้อย
Turbo avatar
ru flag
@DanielS ไม่ชัดเจนสำหรับฉันว่าทำไม DH ไม่สามารถให้ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยได้เช่นเดียวกับในตัวตนที่ผิดพลาดของ Poncho ผลงานต่อไปนี้หากตัวตนของ Poncho จัดขึ้น
Turbo avatar
ru flag
$$C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1} = (g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^b)^ {m_3-m_1}\equiv(g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^{bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}$$ $$\equiv(g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^{am_2+bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}\cdot (g^{-am_2})^ {\frac{m_3-m_1}{m_1}}$$ $$\equiv(g^a)^{m_2-m_4-m_2\frac{m_3-m_1}{m_1}} \cdot (g^{am_2+bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1} }\bmod p$$ $$\implies g^a\equiv\Big((C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1})\cdot(g^{am_2+ bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}\Big)^{\frac1{m_2-m_4-m_2\frac{m_3-m_1}{m_1}}}\bmod p$$
Turbo avatar
ru flag
@poncho บางที DH สามารถระบุตัวตนที่ช่วยได้
Daniel S avatar
ru flag
ประเด็นคือสมการห้าสมการแรกของคุณให้ระบบที่ประกอบด้วยสิ่งแปลกปลอมสี่ตัวพร้อมข้อจำกัดสามตัว เพื่อให้มีกลุ่มคำตอบที่ไม่สิ้นสุดสำหรับสมการทั้งห้า Oracle DH จะช่วยให้คุณสร้างตัวตนพหุนามแทนที่จะเป็นตัวตนเชิงเส้น แต่ถ้าตัวตนนั้นขึ้นอยู่กับระบบสมการห้าสมการ วิธีแก้ปัญหาที่ไม่ใช่เชิงสาเหตุทั้งหมดก็จะตอบสนองพวกเขาเช่นกัน
Turbo avatar
ru flag
@DanielS ฉันเห็น คุณหมายถึงอะไรโดยการแก้ปัญหาที่ไม่ใช่สาเหตุ?
Turbo avatar
ru flag
@DanielS ยังทราบว่าได้รับ $a+km$ เราจะได้ $a$ ผ่านเลขคณิตแบบแยกส่วน .. แต่ที่นี่เรามี $g^{a+km}\bmod p$
Daniel S avatar
ru flag
ให้เรา [ดำเนินการสนทนาต่อในการแชท](https://chat.stackexchange.com/rooms/134667/discussion-between-daniel-s-and-turbo)
Score:1
ธง ru

ผมคิดว่าไม่. หากเราสามารถขยายโครงสร้างดังกล่าวไปยังกลุ่มกล่องดำได้ ก็จะให้ $q^{1/4}$ วิธีการแก้ลอการิทึมที่ไม่ต่อเนื่องในกลุ่มนั้น โปรดทราบว่าหากขนาดจำกัด $a$, $ข$, $k$ และ $k'$ ถูกลบออก ปัญหาไม่ชัดเจน (อาจมีวิธีแก้ปัญหาหลายอย่างแม้ในกรณีที่มีข้อจำกัด ฉันไม่แน่ใจ)

โซลูชันหลายตัวหากละเว้นข้อจำกัดด้านขนาด

โดยทั่วไป เราสามารถพิจารณาไอโซมอร์ฟิคนี้กับปัญหาพีชคณิตเชิงเส้นในเลขชี้กำลัง พวกเราเขียน $c_1=a+km_1$, $C_i=g^c_i\mod p$ และอื่น ๆ โดยการคูณเงื่อนไข $C_iC_j$ หรือเงื่อนไขยกกำลัง $C_i^d$ เราสามารถเพิ่ม $c_i+c_j$ หรือคูณเลขยกกำลังที่ไม่รู้จักด้วยค่าคงที่ $dc_i$เพื่อให้เราสามารถหา $ก^x$ ที่ไหน $x$ คือผลรวมเชิงเส้นโดยพลการของสิ่งเหล่านี้ $c_i$ (Diffie-Hellman oracle จะทำให้เราสร้างได้ $g^y$ ที่ไหน $y$ เป็นนิพจน์พหุนามตามอำเภอใจใน $c_i$). การจำกัดตัวเองให้อยู่ในชุดค่าผสมเชิงเส้นดังกล่าว (เช่นเดียวกับกรณีของกลุ่มกล่องดำ) ปัญหาจะกลายเป็นการหาชุดค่าผสมเชิงเส้นของเรา $c_i$ ซึ่งเท่ากับ $a$ หรือ $ข$.

เรามีระบบ $$\left(\matrix{1&0&m_1&0\ 0&1&0&-m_2\ 1&0&m_3&0\ 0&1&0&-m_4}\right)\left(\matrix{a\ b\ k\ k'}\right)=\left (\matrix{c_1\ c_2\c_3\c_4}\right)\pmod{\phi(p)}$$ ถ้าเราเขียน $M$ สำหรับเมทริกซ์ 4x4 และ $\mathbf c$ สำหรับเวกเตอร์ขวามือ เราอาจหวังว่าจะพบผลรวมเชิงเส้นจาก $M^{-1}\mathbf c$. แต่เราเห็นว่า $$\mathrm{det}(M)=m_1m_4-m_2m_3\equiv 0\pmod{\phi(p)}$$ เพื่อให้เมทริกซ์ของเราไม่กลับด้าน

พีชคณิตเชิงเส้นระดับมัธยมศึกษาตอนปลายบอกเราว่าเราไม่มีคำตอบหรือคำตอบมากมาย ข้อเท็จจริงที่ว่าการก่อสร้างของเรากำหนดทางออกเดียวบอกเราว่ามีทางออกมากมาย การลดแถวเล็กน้อยบอกเราว่า $m_2c_1+m_1c_2-m_3c_3-m_1c_4\equiv 0\pmod{\phi(p)}$. โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเช่น $m_1$ เป็นโคไพร์ม $\phi(p)$เราสามารถกำหนดได้ $C_4$ ที่ให้ไว้ $C_1$, $C_2$ และ $C_3$ ดังนั้นสมการที่ 4 จึงไม่มีข้อมูลเพิ่มเติม ในกรณีที่ไม่มีความเสื่อมโทรมต่อไป ตัวอย่างเช่น เราสามารถเลือกได้ตามอำเภอใจ $g^a$ แล้วหา $g^k\equiv(C_1/g^a)^{1/m_1}\pmod p$, $g^b\equiv C_2(g^k)^{m_2}\pmod p$ และ $g^{k'}\equiv(C_3/g^a)^{1/m_3}$ ที่ก่อให้เกิด $C_1$, $C_2$, $C_3$ และ $C_4$ ที่เรานำมาเสนออย่างไรก็ตาม $a$, $ข$, $k$ และ $k'$ ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเป็นไปตามข้อจำกัดด้านขนาด

ไม่ไปในรูปแบบกล่องดำ

ตอนนี้ สมมติว่าเราสามารถขยายตัวแก้ดังกล่าวไปยังกลุ่มการคูณกล่องดำ สมมติว่าเราได้รับปัญหาลอการิทึมแบบไม่ต่อเนื่องสำหรับเครื่องกำเนิด $g$ ของการสั่งซื้อ $คิว$ และองค์ประกอบ $C_1$ เป็นกลุ่มดังกล่าว เราเลือกโดยพลการ $m_1$ และโดยการนับอาร์กิวเมนต์มีความเป็นไปได้สูงที่ $c_1$ สามารถเขียนในรูป $c_1\equiv a+km_1\pmod q$ กับ $a,k\le q^{1/2}$. เขียน $d=[q^{1/2}]$. ตอนนี้เราโทรหาผู้แก้ปัญหาของเราด้วย $C_1=C_1$, $C_2=g^d/C_1$, $C_3=C_1g^{m_1}$ และ $C_4=g^d/C_3$ และ $m_1=m_2=m_3=m_4$ (สอดคล้องกับค่า $b=d-a$ และ $k'=k+1$ ซึ่งเป็นไปตามข้อจำกัดด้านขนาด) ตัวแก้ของเราจะกลับมา $g^a$ ซึ่งเราสามารถกู้คืนได้ $a$ โดยใช้วิธีการแบบบันไดเด็ก/ก้าวยักษ์ใน $O(\root 4\of q)$ ขั้นตอน ในทำนองเดียวกันเราสามารถกู้คืนได้ $g^k=(C_1/g^a)^{1/m_1}$ และ $k$ ในอีก $O(\root 4\of q)$ ขั้นตอน ทำให้เราสามารถคำนวณ $c_1$ กับ $O(\root 4\of q)$ การดำเนินการของกลุ่มซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับกลุ่มกล่องดำ

Daniel S avatar
ru flag
ใช่ $\sqrt q$ สามารถคำนวณ $c_1$ ได้ แต่ $\root 4\of q$ ไม่ใช่ จำไว้ว่า $c_1$ นั้นเป็นไปตามอำเภอใจและเรามีความขัดแย้งกัน
Turbo avatar
ru flag
$C_1$ คืออะไร และ $c_1$ คืออะไร พวกเขาเหมือนกันหรือไม่?
Daniel S avatar
ru flag
@Turbo ในส่วนแรก $C_1=g^c_1\mod p$ ข้อโต้แย้งนี้ไม่ได้ขัดขวางการใช้โครงสร้างของ $\mathbb Z/p\mathbb Z$ แต่หมายความว่าการจะกู้คืน $g^a$ เราต้องทำอย่างอื่นนอกเหนือจากการเพิ่ม $C_i$ ให้เป็นกำลังและทวีคูณ
Daniel S avatar
ru flag
คุณสามารถใช้ตะแกรงฟิลด์ตัวเลขทั่วไปเพื่อกู้คืน $c_1$ (ไม่ใช่เวลาพหุนาม แต่เป็นเลขชี้กำลังย่อยอย่างแน่นอน) จากนั้นใช้การลดฐานตาข่ายเพื่อค้นหา $a, k\ประมาณ\sqrt p$ เช่นนั้น $a+km_1\equiv c_1\ pmmod p$
Turbo avatar
ru flag
$m_1m_4-m_2m_3=0$ ตรงนี้ ไม่ใช่ $\lambda(p)$
Turbo avatar
ru flag
$\neq\lambda(p)$ เป็นปัญหาที่ขอบเขตล่างที่คุณกำลังพิสูจน์หรือไม่
Daniel S avatar
ru flag
เงื่อนไข $m_1m_4-m_2m_3\equiv 0\pmod{\phi(p0}$ รวมเคส $m_1m_4-m_2m_3=\phi(p)=\lambda(p)$ และทั้งหมดข้างต้นยังคงอยู่ในกรณีเฉพาะ .
Turbo avatar
ru flag
ใช่เห็นด้วย แต่ในสถานการณ์ของคุณ $m_1=\dots=m_4$ ให้ $m_1m_4-m_2m_3=0$ ทุกประการ ในขณะที่ฉันต้องการ $\lambda(p)$ ทุกประการ $m_1m_4-m_2m_3=0\implies m_1m_4-m_2m_3\equiv0\bmod\lambda(p)$ แต่ไม่ใช่ $m_1m_4-m_2m_3=\lambda(p)$
Turbo avatar
ru flag
ขอบเขตล่างของกล่องดำจะทำงานก็ต่อเมื่อคุณทำงานกับองค์ประกอบกลุ่ม mod p แต่ a,k ไม่ใช่องค์ประกอบกลุ่ม mod p
Turbo avatar
ru flag
ฉันคิดว่าขอบเขตล่างของ bb ไม่ถูกต้อง คุณได้รับเลขชี้กำลังสุดท้ายผ่านวัตถุระดับกลางซึ่งเป็น a,k และสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่องค์ประกอบกลุ่ม mod p อ้างอิง https://crypto.stackexchange.com/questions/99282/does-generic-group-black-box-model-prohibit-msb-of-discrete-logarithm?noredirect=1&lq=1 โดยที่เราใช้ a,k แทน ผู้ชายที่ไม่ใช่องค์ประกอบกลุ่ม mod p คุณสามารถตรวจสอบและเปรียบเทียบกับคำตอบ msb เพื่อบอกความแตกต่างได้หรือไม่?
Daniel S avatar
ru flag
ฉันไม่คิดว่าจะมีอะไรแตกต่าง: อัลกอริทึมเชิงสมมุติเพื่อแก้ MSB ของลอการิทึมแยกของกลุ่ม BB นั้นเป็นไปไม่ได้ เพราะมันจะเอาชนะขอบเขต $q^{1/2}$ เช่นเดียวกับอัลกอริทึมสมมุติเพื่อแก้ปัญหาของคุณ ในกลุ่ม BB นั้นเป็นไปไม่ได้ เพราะมันจะเอาชนะขอบเขต $q^{1/2}$ ได้เช่นกัน
Turbo avatar
ru flag
ประเด็นที่ทำให้มี MSB ไม่ใช่องค์ประกอบกลุ่มกล่อง BB ในทำนองเดียวกันที่นี่ a,k ไม่ใช่องค์ประกอบกลุ่ม BB box คุณแน่ใจในขอบเขตของคุณหรือไม่?
Daniel S avatar
ru flag
MSB, $a$ และ $k$ ทั้งหมดถูกกำหนดเป็นส่วนประกอบของดัชนีขององค์ประกอบกลุ่มแบบวนรอบ ดังนั้นทั้งหมดจึงมีอยู่ในบริบทกล่องดำ
Turbo avatar
ru flag
แล้วประเด็นที่ทำที่นั่นคืออะไร? ฉันไม่เข้าใจ มันบอกว่ากำลังเล่น msb เพราะ msb ไม่ใช่องค์ประกอบกลุ่ม
Daniel S avatar
ru flag
ประเด็นก็คือ เนื่องจากไม่มี oracle MSB สำหรับกลุ่ม BB ดังนั้น oracle สำหรับปัญหาของคุณจึงไม่มีอยู่ในกลุ่ม BB
Turbo avatar
ru flag
ขอบเขตล่างของ BB ใช้สำหรับอัลกอริทึมเชิงกำหนดเท่านั้นหรือใช้กับอัลกอริทึมแบบสุ่มด้วยหรือไม่

โพสต์คำตอบ

คนส่วนใหญ่ไม่เข้าใจว่าการถามคำถามมากมายจะปลดล็อกการเรียนรู้และปรับปรุงความสัมพันธ์ระหว่างบุคคล ตัวอย่างเช่น ในการศึกษาของ Alison แม้ว่าผู้คนจะจำได้อย่างแม่นยำว่ามีคำถามกี่ข้อที่ถูกถามในการสนทนา แต่พวกเขาไม่เข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างคำถามและความชอบ จากการศึกษาทั้ง 4 เรื่องที่ผู้เข้าร่วมมีส่วนร่วมในการสนทนาด้วยตนเองหรืออ่านบันทึกการสนทนาของผู้อื่น ผู้คนมักไม่ตระหนักว่าการถามคำถามจะมีอิทธิพลหรือมีอิทธิพลต่อระดับมิตรภาพระหว่างผู้สนทนา