Puncte:3

Problemă de exponent comună legată de logaritmi discreti presupunând oracolul Diffie Hellman

drapel ru

Lăsa $g$ fi un generator de grup multiplicativ mod $p$ un prim.

Să presupunem că știm $$g^{a+km_1}\bmod p$$ $$g^{b-km_2}\bmod p$$ $$g^{a+k'm_3}\bmod p$$ $$g^{b-k'm_4}\bmod p$$ Unde $m_2m_3-m_4m_1=\phi(p)$ Unde $\phi$ este Totient şi $a,b,k,k'$ sunt singurele necunoscute și toate $a$ prin $m_4$ sunt de dimensiune $\sqrt p$ (noi stim $m_1$ prin $m_4$ peste $\mathbb Z$) putem identifica $g^a$, $g^b$ în timp polinomial?

Ni se permite să presupunem un oracol Diffie Hellman?

poncho avatar
drapel my
Este aceasta o temă pentru acasă? Sau, aceasta este o „problemă grea” cu care ați venit când ați analizat un protocol cripto?
Turbo avatar
drapel ru
Este o problemă grea... Nu pot face progrese. Nu stiu daca are o solutie.
kelalaka avatar
drapel in
problema grea == Atribuirea temei?
Turbo avatar
drapel ru
„Nu știu dacă are o soluție” == cercetare.
Puncte:2
drapel my

Ei bine, o observație evidentă este că, dacă numim cele patru valori revelate $C_1, C_2, C_3, C_4$ (asa de $C_1 = g^{a+km_1}$), atunci:

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

Aceasta poate fi folosită pentru a distinge o ipoteză $g_a, g_b$ din valorile corecte; prin urmare, dacă „putem identifica” înseamnă „distinge”, atunci da, putem face asta.

Nu știu dacă există o modalitate de a adăuga o a doua observație care să vă permită să recuperați $g^a, g^b$ valorile.

Daniel S avatar
drapel ru
Aceasta este o condiție necesară pentru $g^a$ și $g^b$, dar nu una suficientă. De exemplu, perechea $g^{a+m_3-m_1}$ și $g^{b-m_2+m_4}$ ar trece de asemenea acest test.
Turbo avatar
drapel ru
Ce se întâmplă dacă presupunem oracolul DH? Cred că s-ar putea să nu fie necesar totuși.
Daniel S avatar
drapel ru
@Turbo Un oracol DH nu va schimba faptul că există o familie mare de soluții care trec testul lui poncho și orice alt test care se bazează pe exponențiarea și multiplicarea $C_i$. Într-adevăr, această familie ne permite să luăm orice valoare arbitrară pentru $g^a$ și să găsim valori presupuse pentru $g^b$, $g^k$ și $g^{k'}$ care trec toate aceste teste.
Turbo avatar
drapel ru
@DanielS Dar operațiunile DH nu sunt BB.. deci poate există speranță?
Turbo avatar
drapel ru
Cred că ar trebui să fie $C_1^{m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{m_1} = (g^a)^{m_2+m_4} \cdot (g^b )^{m_3+m_1}$ în abordarea lui Poncho. Sau problema se rezolvă trivial.
Turbo avatar
drapel ru
@DanielS Nu este clar pentru mine de ce DH nu poate oferi relații benigne ca în identitatea greșită a lui Poncho. Următoarele lucrări dacă identitatea lui Poncho a păstrat.
Turbo avatar
drapel ru
$$C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1} = (g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^b)^ {m_3-m_1}\equiv(g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^{bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}$$ $$\equiv(g^a)^{m_2-m_4} \cdot (g^{am_2+bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}\cdot (g^{-am_2})^ {\frac{m_3-m_1}{m_1}}$$ $$\equiv(g^a)^{m_2-m_4-m_2\frac{m_3-m_1}{m_1}} \cdot (g^{am_2+bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1} }\bmod p$$ $$\implies g^a\equiv\Big((C_1^{-m_4} \cdot C_2^{m_3} \cdot C_3^{m_2} \cdot C_4^{-m_1})\cdot(g^{am_2+ bm_1})^{\frac{m_3-m_1}{m_1}}\Big)^{\frac1{m_2-m_4-m_2\frac{m_3-m_1}{m_1}}}\bmod p$$
Turbo avatar
drapel ru
@poncho Poate că DH poate oferi identități care ajută.
Daniel S avatar
drapel ru
Ideea aici este că primele cinci ecuații dau un sistem de patru necunoscute cu trei constrângeri, astfel încât să existe o familie infinită de soluții pentru cele cinci ecuații. Un oracol DH vă va permite să formați identități polinomiale și nu doar identități liniare, dar dacă identitățile se bazează pe sistemul de cinci ecuații, toate soluțiile non-cauzale le vor satisface și ele.
Turbo avatar
drapel ru
@DanielS văd. Ce înțelegeți prin soluții non-cauzale?
Turbo avatar
drapel ru
@DanielS notează, de asemenea, dat $a+km$ putem obține $a$ prin aritmetică modulară.. dar aici avem $g^{a+km}\bmod p$.
Daniel S avatar
drapel ru
Să [continuăm această discuție în chat](https://chat.stackexchange.com/rooms/134667/discussion-between-daniel-s-and-turbo).
Puncte:1
drapel ru

Nu cred. Dacă am putea extinde o astfel de construcție la grupul cutie neagră, ar da a $q^{1/4}$ metoda de rezolvare a logaritmilor discreti din acel grup. De asemenea, rețineți că dacă constrângerea de dimensiune este activată $a$, $b$, $k$ și $k'$ este eliminat, problema nu este bine definită (pot fi mai multe soluții chiar și în cazul constrâns; nu sunt sigur).

Soluții multiple dacă constrângerile de dimensiune sunt ignorate

În mod generic, putem considera această problemă izomorfă la o problemă de algebră liniară în exponenți. Noi scriem $c_1=a+km_1$, $C_i=g^c_i\mod p$ si asa mai departe. Prin înmulțirea termenilor $C_iC_j$ sau termeni exponențiatori $C_i^d$ putem adauga $c_i+c_j$ sau înmulțiți exponenții noștri necunoscuți cu constante $dc_i$, ca să putem găsi $g^x$ Unde $x$ este o combinație liniară arbitrară a acestora $c_i$ (un oracol Diffie-Hellman ne-ar permite să ne formăm $g^y$ Unde $y$ este o expresii polinom arbitrare în $c_i$). Restricționându-ne la astfel de combinații liniare (cum ar fi cazul unui grup cutie neagră), problema devine să găsim o combinație liniară a noastră. $c_i$ care este egal cu $a$ sau $b$.

Avem sistemul $$\left(\matrix{1&0&m_1&0\ 0&1&0&-m_2\ 1&0&m_3&0\ 0&1&0&-m_4}\right)\left(\matrix{a\ b\ k\ k'}\right)=\left (\matrix{c_1\ c_2\c_3\c_4}\right)\pmod{\phi(p)}$$ dacă scriem $M$ pentru matricea 4x4 și $\mathbf c$ pentru vectorul din dreapta, am putea spera să găsim combinația noastră liniară din $M^{-1}\mathbf c$. Oricum vedem asta $$\mathrm{det}(M)=m_1m_4-m_2m_3\equiv 0\pmod{\phi(p)}$$ astfel încât matricea noastră să nu fie inversabilă.

Algebra liniară de liceu ne spune acum că fie nu avem soluții, fie că avem multe soluții. Faptul că construcția noastră definește o singură soluție ne spune că există multe soluții. O mică reducere de rând ne spune asta $m_2c_1+m_1c_2-m_3c_3-m_1c_4\equiv 0\pmod{\phi(p)}$. În special atunci dacă de ex. $m_1$ este coprim la $\phi(p)$, putem determina $C_4$ dat $C_1$, $C_2$ și $C_3$ și astfel a patra ecuație nu ne oferă informații suplimentare. În absența unei degenerescențe ulterioare, rezultă că putem, de exemplu, să alegem un arbitrar $g^a$ și apoi găsiți $g^k\equiv(C_1/g^a)^{1/m_1}\pmod p$, $g^b\equiv C_2(g^k)^{m_2}\pmod p$ și $g^{k'}\equiv(C_3/g^a)^{1/m_3}$ care produc $C_1$, $C_2$, $C_3$ și $C_4$ cu care ni se prezintă.Însă $a$, $b$, $k$ și $k'$ asociate cu acestea nu vor îndeplini neapărat constrângerile de dimensiune.

Un no-go în modelul cutie neagră

Acum să presupunem că putem extinde un astfel de rezolvator la un grup multiplicativ cutie neagră. Să presupunem că ni se oferă o problemă de logaritm discret pentru generator $g$ de ordine $q$ și elementul $C_1$ este un astfel de grup. Alegem un arbitrar $m_1$ iar printr-un argument de numărare există o mare probabilitate ca $c_1$ poate fi scris sub forma $c_1\equiv a+km_1\pmod q$ cu $a,k\le q^{1/2}$. Scrie $d=[q^{1/2}]$. Acum sunăm solutorul nostru cu $C_1=C_1$, $C_2=g^d/C_1$, $C_3=C_1g^{m_1}$ și $C_4=g^d/C_3$ și $m_1=m_2=m_3=m_4$ (corespunzător valorilor $b=d-a$ și $k'=k+1$ care satisfac constrângerile de dimensiune). Rezolvatorul nostru va reveni $g^a$ din care ne putem recupera $a$ folosind metoda baby-steps/giant-steps în $O(\rădăcină 4\din q)$ trepte. La fel ne putem recupera $g^k=(C_1/g^a)^{1/m_1}$ și $k$ in alt $O(\rădăcină 4\din q)$ trepte. Acest lucru ne permite să calculăm $c_1$ cu $O(\rădăcină 4\din q)$ operațiuni de grup care nu sunt posibile pentru un grup cutie neagră.

Daniel S avatar
drapel ru
Da, $\sqrt q$ este posibil să se calculeze $c_1$, dar $\root 4\of q$ nu este. Amintiți-vă că $c_1$ este arbitrar și avem o contradicție.
Turbo avatar
drapel ru
Ce este $C_1$ și ce este $c_1$? Sunt la fel?
Daniel S avatar
drapel ru
@Turbo ca în prima parte $C_1=g^c_1\mod p$. Argumentul nu exclude o anumită utilizare a structurii lui $\mathbb Z/p\mathbb Z$, dar înseamnă că pentru a recupera $g^a$ trebuie să facem altceva decât să ridicăm $C_i$ la puteri și să ne înmulțim.
Daniel S avatar
drapel ru
Puteți folosi sita de câmp numeric general pentru a recupera $c_1$ (nu timpul polinom, dar cu siguranță subexponențial) și apoi utilizați reducerea bazei rețelei pentru a găsi $a, k\approx\sqrt p$ astfel încât $a+km_1\equiv c_1\ pmod p$.
Turbo avatar
drapel ru
$m_1m_4-m_2m_3=0$ aici și nu $\lambda(p)$.
Turbo avatar
drapel ru
Este $\neq\lambda(p)$ o problemă pentru limita inferioară pe care o demonstrați?
Daniel S avatar
drapel ru
Condiția $m_1m_4-m_2m_3\equiv 0\pmod{\phi(p0}$ include cazul $m_1m_4-m_2m_3=\phi(p)=\lambda(p)$ și astfel toate cele de mai sus rămân încă în cazul specific .
Turbo avatar
drapel ru
Da de acord. Dar în situația dvs. $m_1=\dots=m_4$ oferă $m_1m_4-m_2m_3=0$ exact în timp ce eu am nevoie de $\lambda(p)$ exact. $m_1m_4-m_2m_3=0\implies m_1m_4-m_2m_3\equiv0\bmod\lambda(p)$ dar nu $m_1m_4-m_2m_3=\lambda(p)$.
Turbo avatar
drapel ru
limita inferioară a casetei negre funcționează numai dacă lucrați cu elemente de grup mod p. Dar a,k nu sunt elemente de grup mod p.
Turbo avatar
drapel ru
Cred că limita inferioară bb este invalidă. Obțineți exponentul final prin obiecte intermediare care sunt a,k și acestea nu sunt elemente de grup mod p. Consultați https://crypto.stackexchange.com/questions/99282/does-generic-group-black-box-model-prohibit-msb-of-discrete-logarithm?noredirect=1&lq=1 unde folosim în loc de a,k om care nu este element de grup mod p. Puteți verifica și compara cu răspunsul msb pentru a spune ce este diferit?
Daniel S avatar
drapel ru
Nu cred că nimic este diferit: un algoritm presupus pentru a rezolva MSB al logaritmului discret al unui grup BB nu este posibil, deoarece ar depăși limita $q^{1/2}$, de asemenea, un algoritm presupus pentru a vă rezolva problema într-un grup BB nu este posibil, deoarece și acesta ar depăși limita $q^{1/2}$.
Turbo avatar
drapel ru
Ideea menționată este că MSB nu este elementul grupului de casete BB. La fel și aici a,k nu sunt elemente ale grupului de casete BB. Ești sigur de limita ta?
Daniel S avatar
drapel ru
MSB, $a$ și $k$ sunt toate definite ca componente ale indexului unui element de grup ciclic și astfel există toate în contextul cutiei negre.
Turbo avatar
drapel ru
atunci ce rost are acolo? Nu înţeleg. Se spune că trecerea prin msb este în joc, deoarece msb nu este un element de grup.
Daniel S avatar
drapel ru
Ideea aici este că, așa cum oracolul MSB nu există pentru un grup BB, un oracol pentru problema dvs. nu există pentru un grup BB.
Turbo avatar
drapel ru
Limita inferioară BB este doar pentru algoritmii determiniști sau se aplică și pentru algoritmii randomizați?

Postează un răspuns

Majoritatea oamenilor nu înțeleg că a pune multe întrebări deblochează învățarea și îmbunătățește legătura interpersonală. În studiile lui Alison, de exemplu, deși oamenii își puteau aminti cu exactitate câte întrebări au fost puse în conversațiile lor, ei nu au intuit legătura dintre întrebări și apreciere. În patru studii, în care participanții au fost implicați în conversații ei înșiși sau au citit transcrieri ale conversațiilor altora, oamenii au avut tendința să nu realizeze că întrebarea ar influența – sau ar fi influențat – nivelul de prietenie dintre conversatori.