Рейтинг:3

Общая проблема экспоненты, связанная с дискретными логарифмами, предполагающая оракул Диффи Хеллмана

флаг ru

Позволять $г$ быть генератором мультипликативного группового мода $р$ премьер.

Предположим, мы знаем $$g^{a+km_1}\bmod p$$ $$g^{b-km_2}\bmod p$$ $$g^{a+k'm_3}\bmod p$$ $$g^{b-k'm_4}\bmod p$$ куда $m_2m_3-m_4m_1=\фи(р)$ куда $\фи$ Тотиент и $а,б,к,к'$ единственные неизвестные и все $а$ через $m_4$ имеют размер $\квт р$ (мы знаем $m_1$ через $m_4$ над $\mathbb Z$) можем ли мы определить $г^а$, $г^б$ за полиномиальное время?

Нам позволено принять оракула Диффи Хеллмана.?

poncho avatar
флаг my
Это домашнее задание? Или это «сложная проблема», с которой вы столкнулись при анализе криптопротокола?
Turbo avatar
флаг ru
Это сложная проблема... Я не могу добиться прогресса. Я не знаю, есть ли у него решение.
kelalaka avatar
флаг in
трудная задача == Домашнее задание?
Turbo avatar
флаг ru
«Я не знаю, есть ли у него решение» == исследование.
Рейтинг:2
флаг my

Что ж, одно очевидное наблюдение заключается в том, что если мы назовем четыре обнаруженные ценности $C_1, C_2, C_3, C_4$ (так $C_1 = г^{а+км_1}$), тогда:

$$C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1} = (g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^b)^ {м_3-м_1}$$

Это может быть использовано для различения предположений $g_a, g_b$ от правильных значений; следовательно, если «можем ли мы идентифицировать» означает «отличить», то да, мы можем это сделать.

Я не знаю, есть ли способ добавить второе наблюдение, которое позволит вам восстановить $г^а, г^б$ ценности.

Daniel S avatar
флаг ru
Это необходимое условие для $g^a$ и $g^b$, но недостаточное. Например, пара $g^{a+m_3-m_1}$ и $g^{b-m_2+m_4}$ также пройдет этот тест.
Turbo avatar
флаг ru
Что, если мы предположим оракул DH? Хотя думаю может и не надо.
Daniel S avatar
флаг ru
@Turbo Оракул DH не изменит того факта, что существует большое семейство решений, которые проходят тест пончо и любой другой тест, основанный на возведении в степень и умножении $C_i$. Действительно, это семейство позволяет нам взять любое произвольное значение для $g^a$ и найти предполагаемые значения для $g^b$, $g^k$ и $g^{k'}$, которые проходят все такие проверки.
Turbo avatar
флаг ru
@DanielS Но операции DH - это не BB .. так что, может быть, есть надежда?
Turbo avatar
флаг ru
Я думаю, это должно быть $C_1^{m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{m_1} = (g^a)^{m_2+m_4} \cdot (g^b )^{m_3+m_1}$ в подходе Пончо. Или проблема решается банально.
Turbo avatar
флаг ru
@DanielS Мне непонятно, почему DH не может дать благоприятных отношений, как в ошибочной личности Пончо. Следующие работы, если личность Пончо сохранилась.
Turbo avatar
флаг ru
$$C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1} = (g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^b)^ {m_3-m_1}\equiv(g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^{bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}$$ $$\equiv(g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^{am_2+bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}\cdot (g^{-am_2})^ {\ гидроразрыва {m_3-m_1} {m_1}}$$ $$\equiv(g^a)^{m_2-m_4-m_2\frac{m_3-m_1}{m_1}} \cdot (g^{am_2+bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1} }\bмод р$$ $$\ подразумевает 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
флаг ru
@poncho Возможно, DH может дать личности, которые помогут.
Daniel S avatar
флаг ru
Дело в том, что ваши первые пять уравнений дают систему из четырех неизвестных с тремя ограничениями, так что существует бесконечное семейство решений пяти уравнений. Оракул DH позволит вам формировать полиномиальные тождества, а не только линейные тождества, но если тождества основаны на системе пяти уравнений, все некаузальные решения также будут им удовлетворять.
Turbo avatar
флаг ru
@DanielS Понятно. Что вы подразумеваете под непричинными решениями?
Turbo avatar
флаг ru
@DanielS также обратите внимание, что с учетом $a+km$ мы можем получить $a$ с помощью модульной арифметики... но здесь у нас есть $g^{a+km}\bmod p$.
Daniel S avatar
флаг ru
Давайте [продолжим это обсуждение в чате](https://chat.stackexchange.com/rooms/134667/discussion-between-daniel-s-and-turbo).
Рейтинг:1
флаг ru

Думаю, нет. Если бы мы могли распространить такую ​​конструкцию на группу черного ящика, это дало бы $q^{1/4}$ метод решения дискретных логарифмов в этой группе. Также обратите внимание, что если ограничение размера на $а$, $b$, $к$ и $к'$ удаляется, проблема не определена четко (может быть несколько решений даже в случае с ограничениями; я не уверен).

Несколько решений, если ограничения по размеру игнорируются

В общем случае мы можем считать это изоморфным задаче линейной алгебры в показателях. Мы пишем $c_1=а+км_1$, $C_i=g^c_i\mod p$ и так далее. Умножая термины $C_iC_j$ или возведения в степень членов $C_i^d$ мы можем добавить $c_i+c_j$ или умножить наши неизвестные показатели на константы $dc_i$, чтобы мы могли найти $г^х$ куда $х$ представляет собой произвольную линейную комбинацию этих $c_i$ (оракул Диффи-Хеллмана позволил бы нам сформировать $g^y$ куда $у$ является произвольным полиномиальным выражением в $c_i$). Ограничившись такими линейными комбинациями (как это было бы в случае с группой черного ящика), проблема сводится к тому, чтобы найти линейную комбинацию наших $c_i$ что равно $а$ или же $b$.

У нас есть система $$\left(\matrix{1&0&m_1&0\ 0&1&0&-m_2\ 1&0&m_3&0\ 0&1&0&-m_4}\right)\left(\matrix{a\ b\ k\ k'}\right)=\left (\matrix{c_1\ c_2\c_3\c_4}\right)\pmod{\phi(p)}$$ если мы напишем $ млн $ для матрицы 4x4 и $\mathbf с$ для правого вектора мы могли бы надеяться найти нашу линейную комбинацию из $M^{-1}\mathbf c$. Однако мы видим, что $$\mathrm{det}(M)=m_1m_4-m_2m_3\equiv 0\pmod{\phi(p)}$$ так что наша матрица необратима.

Линейная алгебра средней школы теперь говорит нам, что у нас либо нет решений, либо их много. Тот факт, что наша конструкция определяет одно решение, говорит нам о том, что существует множество решений. Небольшое сокращение строки говорит нам, что $m_2c_1+m_1c_2-m_3c_3-m_1c_4\экв 0\pmod{\phi(p)}$. В частности, если, например. $m_1$ взаимно прост с $\фи(р)$, мы можем определить $C_4$ данный $C_1$, $C_2$ и $C_3$ и поэтому 4-е уравнение не дает нам никакой дополнительной информации. При отсутствии дальнейшего вырождения отсюда следует, что мы можем, например, выбрать произвольное $г^а$ а затем найти $g^k\эквив(C_1/g^a)^{1/m_1}\pmod p$, $g^b\эквив C_2(g^k)^{m_2}\pmod p$ и $g^{k'}\эквив(C_3/g^a)^{1/m_3}$ которые производят $C_1$, $C_2$, $C_3$ и $C_4$ что нам представляют.Однако $а$, $b$, $к$ и $к'$ связанные с ними, не обязательно будут соответствовать ограничениям по размеру.

Недопустимая модель черного ящика

Теперь предположим, что мы можем расширить такой решатель до мультипликативной группы черного ящика. Предположим, что нам дана задача дискретного логарифмирования для генератора $г$ порядка $q$ и элемент $C_1$ такая группа. Мы выбираем произвольно $m_1$ и по счетному аргументу существует большая вероятность того, что $c_1$ можно записать в виде $c_1\экв а+км_1\pmod q$ с $a,k\le q^{1/2}$. Написать $d=[q^{1/2}]$. Теперь мы вызываем наш решатель с $C_1=C_1$, $C_2=g^d/C_1$, $C_3=C_1g^{m_1}$ и $C_4=g^d/C_3$ и $m_1=m_2=m_3=m_4$ (соответствует значениям $b=d-a$ и $k'=k+1$ которые удовлетворяют ограничениям по размеру). Наш решатель вернется $г^а$ от которого мы можем восстановить $а$ используя метод маленьких шагов/гигантских шагов в $O(\корень 4\из q)$ шаги. Точно так же мы можем восстановить $g^k=(C_1/g^a)^{1/m_1}$ и $к$ в другой $O(\корень 4\из q)$ шаги. Это позволяет нам вычислить $c_1$ с $O(\корень 4\из q)$ групповые операции, которые невозможны для группы черного ящика.

Daniel S avatar
флаг ru
Да, $\sqrt q$ можно вычислить $c_1$, но $\root 4\of q$ — нет. Напомним, что $c_1$ произвольно, и мы получили противоречие.
Turbo avatar
флаг ru
Что такое $C_1$ и что такое $c_1$? Они такие же?
Daniel S avatar
флаг ru
@Турбо как в первой части $C_1=g^c_1\mod p$. Аргумент не исключает использования структуры $\mathbb Z/p\mathbb Z$, но означает, что для восстановления $g^a$ мы должны сделать что-то другое, кроме возведения $C_i$ в степени и умножения.
Daniel S avatar
флаг ru
Вы можете использовать решето общего числового поля для восстановления $c_1$ (не полиномиальное время, но, конечно, субэкспоненциальное), а затем использовать редукцию базиса решетки, чтобы найти $a, k\приблизительно\sqrt p$ такие, что $a+km_1\equiv c_1\ пмод п$.
Turbo avatar
флаг ru
Здесь $m_1m_4-m_2m_3=0$, а не $\lambda(p)$.
Turbo avatar
флаг ru
Является ли $\neq\lambda(p)$ проблемой для нижней границы, которую вы доказываете?
Daniel S avatar
флаг ru
Условие $m_1m_4-m_2m_3\equiv 0\pmod{\phi(p0}$ включает случай $m_1m_4-m_2m_3=\phi(p)=\lambda(p)$, поэтому все сказанное остается в силе в конкретном случае .
Turbo avatar
флаг ru
Да согласен. Но в вашей ситуации $m_1=\dots=m_4$ обеспечивает ровно $m_1m_4-m_2m_3=0$, тогда как мне нужно именно $\lambda(p)$. $m_1m_4-m_2m_3=0\подразумевает m_1m_4-m_2m_3\equiv0\bmod\lambda(p)$, но не $m_1m_4-m_2m_3=\lambda(p)$.
Turbo avatar
флаг ru
нижняя граница черного ящика работает, только если вы работаете с групповыми элементами по модулю p. Но a,k не являются элементами группы по модулю p.
Turbo avatar
флаг ru
Я думаю, что нижняя граница bb неверна. Вы получаете окончательный показатель степени через промежуточные объекты, которые являются a,k, и это не элементы группы по модулю p. См. https://crypto.stackexchange.com/questions/99282/does-generic-group-black-box-model-prohibit-msb-of-discrete-logarithm?noredirect=1&lq=1, где вместо a,k мы используем man, который не является элементом группы по модулю p. Можете ли вы дважды проверить и сравнить с ответом msb, чтобы сказать, что отличается?
Daniel S avatar
флаг ru
Я не думаю, что что-то отличается: предполагаемый алгоритм для решения MSB дискретного логарифма группы BB невозможен, поскольку он превзошел бы границу $q^{1/2}$, а также предполагаемый алгоритм для решения вашей проблемы. в группе BB невозможно, так как это также превысит ограничение $q^{1/2}$.
Turbo avatar
флаг ru
Дело в том, что MSB не является элементом группы блоков BB. Точно так же здесь a,k не являются элементами группы блоков BB. Вы уверены в своей привязанности?
Daniel S avatar
флаг ru
MSB, $a$ и $k$ определяются как компоненты индекса циклического группового элемента, и поэтому все они существуют в контексте черного ящика.
Turbo avatar
флаг ru
тогда какой смысл там делать? Я не понимаю. В нем говорится, что выполняется переход через msb, потому что msb не является элементом группы.
Daniel S avatar
флаг ru
Дело в том, что как оракул MSB не существует для группы BB, так и оракул для вашей проблемы не существует для группы BB.
Turbo avatar
флаг ru
Является ли нижняя граница BB только для детерминированных алгоритмов или она применима и к рандомизированным алгоритмам?

Ответить или комментировать

Большинство людей не понимают, что склонность к познанию нового открывает путь к обучению и улучшает межличностные связи. В исследованиях Элисон, например, хотя люди могли точно вспомнить, сколько вопросов было задано в их разговорах, они не чувствовали интуитивно связи между вопросами и симпатиями. В четырех исследованиях, в которых участники сами участвовали в разговорах или читали стенограммы чужих разговоров, люди, как правило, не осознавали, что задаваемый вопрос повлияет — или повлиял — на уровень дружбы между собеседниками.