Рейтинг:0

Доказательство попарной независимости набора хеш-функций

флаг cn

Коллекция хеш-функций $H=\{h:\{0,1\}^n \to \{0,1\}^m\}$ попарно независимым, если для каждого $x_1 \neq x_2 \in \{0,1\}^n$ и $y_1, y_2 \in \{0,1\}^m$:

$$ \Pr_{h \leftarrow H}[h(x_1)=y_1 \клин h(x_2)=y_2]=\frac{1}{2^{2m}} $$

Учитывая конечное поле $\mathbb{F}$ размера $2^n$ Я смог доказать для набора хеш-функций: $\{h_{a,b}: \mathbb{F}\to \mathbb{F}\}_{a,b \in \mathbb{F}}$ куда: $h_{a,b}=ax+b$ что она попарно независима.

Теперь меня просят расширить это для случая, когда домен и диапазон не совпадают - первый имеет размер $2^n$ и последний $2^м$.

Я подумал о следующем расширении, но не уверен, что оно сработает: выберите $a,b \in \mathbb{F}_{2^m}$. Идея состоит в том, что мне нужно иметь инверсию в поле, чтобы однозначно решить для $а,б$ (например, для $ax_1+b=y_1$ Я хочу решить для $а,б$ однозначно, найдя $a=(y_1-b)x_1^{-1}$ и аналогично для $b$ (система двух уравнений по модулю $\mathbb{F}_{2^m}$), так что я получаю вышеупомянутую вероятность). Следствие означало бы убедиться, $x_1, x_2$ находятся в поле, т.е. $а$ и $b$ такой, что $x_1=(y_1-b)a^{-1}$. С $y_1 \in \mathbb{F}_{2^m}$ тогда было бы достаточно, чтобы также $a,b \in \mathbb{F}_{2^m}$.

Я совершенно не уверен, правильно ли это. Мы будем очень признательны за любые советы.

флаг us
Ваше определение попарной независимости что-то говорит *для всех* $x_1,x_2 \in \{0,1\}^n$. Так не должно ли то же самое условие также выполняться для всех $x_1,x_2$ из *подмножества* $\{0,1\}^n$?
Anon avatar
флаг cn
@Mikero Я не совсем понимаю, что ты имеешь в виду. Не могли бы вы уточнить, пожалуйста? Что касается моего доказательства, то $x_1,x_2$ — произвольные элементы в $\{0,1\}^n$.
флаг us
Я говорю, что на самом деле нечего делать, если длина ввода $
Anon avatar
флаг cn
@Mikero Да, все в порядке, но как насчет случая, когда длина ввода> длина вывода? Вышеупомянутое решение должно (если я не ошибаюсь) охватывать оба случая, не так ли?
флаг us
Нет, вам нужно сделать что-то еще для ввода> вывода. Но я не уверен, какой намек дать, так как я не уверен, является ли это домашним заданием.
Anon avatar
флаг cn
@Mikero Это действительно домашняя работа, поэтому я бы предпочел более поучительный намек на то, как думать об этом, а не вопиющее решение, но я думаю, что у меня может быть идея, почему мое текущее решение терпит неудачу для случая ввода> вывода - как раз то, что мне было нужно $x_i \in \{0,1\}^m$ Мне также нужно, чтобы $x_i$ было **всеми** элементами в $\{0,1\}^n$, тогда как мое решение ограничено подмножеством их. Если это так, я не уверен, как «расширить» это на все $\{0,1\}^n$.
Anon avatar
флаг cn
@Mikero Думаю, я понял это для случая: ввод ($\mathbb{Z}_{2n}$) > вывод ($\mathbb{Z}_{2m}$): мы по-прежнему выбираем $\{a,b\ }$ из входных данных, но анализ идет следующим образом: если $(a,b)$ является решением, возьмем решение с наименьшим $a$ таким, что оно также является элементом в $\mathbb{Z}^{2m }$, то имеется $2^{n-m}$ дополнительных решений $(a_i, b)$ ($i \in 2^{n-m}$) - по одному на каждое кратное $2^m$. Поскольку то же самое относится и к сохранению константы $a_i$ ($(a_i,b_j)$, где $j \in 2^{n-m}$), существует $2^{2(n-m)}$ решений из $2^{2n}$ $(a,b)$ пар, что дает $\frac{2^{2(n-m)}}{2^{2n}}=2^{-2m}$. Правильный?
флаг us
То, что вы описываете, звучит как $h(x) = ((ax+b) \bmod 2^{m}) \bmod 2^n$. Если я правильно понял, то: (1) целые числа по модулю $2^n$ не являются полем, поэтому попарный анализ независимости не работает (не может умножаться на обратное); (2) это то же самое, что $a (x \bmod 2^n) + b$, и поэтому, если $x, x'$ конгруэнтны по модулю $2^n$, то они являются столкновением в $h$ (независимо от того, что $a,b$ есть).

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.