Qisqa tamsayıli echim (SIS) va halqa-SIS muammolar ikkitadir o'rtacha- ishlatilgan katta muammolar qafas asosidagi kriptografiya inshootlar. Panjara asosidagi kriptografiya 1996 yilda Ajtayning asosiy ishidan boshlandi[1] SIS muammosiga asoslangan bir tomonlama funktsiyalar oilasini taqdim etdi. Agar u o'rtacha holatda xavfsizligini ko'rsatdi eng qisqa vektor muammosi 
 (qayerda 
 ba'zi bir doimiy uchun 
) eng yomon stsenariyda qiyin.
O'rtacha ish muammolari - bu tasodifiy tanlangan ba'zi misollar uchun hal qilinishi qiyin bo'lgan muammolar. Kriptografiya dasturlari uchun eng yomon murakkablik etarli emas va biz kriptografik qurilishni o'rtacha ishning murakkabligi asosida qiyin bo'lishiga kafolat berishimiz kerak.
Panjaralar
A to'liq daraja panjara 
 ning butun sonli chiziqli birikmalar to'plami 
 chiziqli mustaqil vektorlar 
, nomi berilgan asos:

qayerda 
 ustunlarida bazis vektorlari bo'lgan matritsa.
Izoh: Berilgan 
 panjara uchun ikkita asos 
, bir xil bo'lmagan matritsalar mavjud 
 shu kabi 
.
Ideal panjara
Ta'rif: Qaytish smenali operator yoqilgan 
 bilan belgilanadi 
va quyidagicha aniqlanadi:

Tsiklik panjaralar
Micciancio taqdim etildi tsiklik panjaralar ixchamlikni umumlashtirishda uning ishida xalta muammosi o'zboshimchalik bilan qo'ng'iroqlarga.[2] Tsiklik panjara - bu aylanma siljish operatori ostida yopilgan panjara. Rasmiy ravishda tsiklik panjaralar quyidagicha ta'riflanadi:
Ta'rif: Panjara 
 agar tsiklik bo'lsa 
.
Misollar:[3]
 o'zi tsiklik panjaradir.- Ko'p polinom halqasidagi har qanday idealga mos keladigan panjaralar 
 tsiklik: 
kvant polinom halqasini ko'rib chiqing 
va ruxsat bering 
 bir nechta polinom bo'ling 
, ya'ni 
 qayerda 
 uchun 
.
Joylashtirish koeffitsientini aniqlang 
-modul izomorfizmi 
 kabi:
![{ displaystyle { begin {aligned}  quad  rho: R &  rightarrow  mathbb {Z} ^ {n}  [4pt]  rho (x) =  sum _ {i = 0} ^ {n-1 } a_ {i} x ^ {i} &  mapsto (a_ {0},  ldots, a_ {n-1})  end {hizalangan}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f395be3f541749f24d91808169dfe685a1f4134d)
Ruxsat bering 
 ideal bo'lish Idealga mos keladigan panjara 
, bilan belgilanadi 
, ning pastki qismi 
, va sifatida belgilanadi

Teorema: 
 agar shunday bo'lsa, tsiklik bo'ladi 
 ba'zi ideallarga mos keladi 
 kvantli polinom halqasida 
.
dalil:
 Bizda ... bor:

Ruxsat bering 
 o'zboshimchalik bilan element bo'lishi 
. Keyin aniqlang 
. Ammo beri 
 ideal, bizda bor 
. Keyin, 
. Ammo, 
. Shuning uchun, 
 tsiklikdir.

Ruxsat bering 
 tsiklik panjara bo'ling. Shuning uchun 
.
Polinomlar to'plamini aniqlang 
:
- Beri 
 panjara va shuning uchun qo'shimchalarning kichik guruhi 
, 
 ning qo'shimchali kichik guruhidir 
. - Beri 
 tsiklik, 
. 
Shuning uchun, 
 ideal va natijada, 
.
Ideal panjaralar[4][5]
Ruxsat bering 
 darajadagi monik polinom bo'ling 
. Kriptografik dasturlar uchun 
 odatda qisqartirilmasligi uchun tanlanadi. Tomonidan yaratilgan ideal 
 bu:
![{ displaystyle (f (x)): = f (x)  cdot  mathbb {Z} [x] =  {f (x) g (x):  forall g (x)  in  mathbb {Z} [x] }.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c970d48b2090104e40be59fc404919c712d29107)
Ko'p polinom halqasi 
 bo'limlar 
 ko'p darajadagi polinomlarning ekvivalentlik sinflariga 
:
![{ displaystyle R =  mathbb {Z} [x] / (f (x)) =  left  { sum _ {i = 0} ^ {n-1} a_ {i} x ^ {i}: a_ {i}  in  mathbb {Z}  right }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a93ba3d1d81e47803821bcde400820a3f39cef90)
bu erda qo'shish va ko'paytirish moduli kamaytiriladi 
.
Joylashtirish koeffitsientini ko'rib chiqing 
-modul izomorfizmi 
. Keyin har bir ideal 
 ning pastki qismini belgilaydi 
 deb nomlangan ideal panjara.
Ta'rif: 
, idealga mos keladigan panjara 
, ideal panjara deyiladi. Aniqrog'i, kvant polinom halqasini ko'rib chiqing 
, qayerda 
 daraja tomonidan yaratilgan idealdir 
 polinom 
.  
, ning subtaltasi 
va quyidagicha aniqlanadi:

Izoh:[6]
- Aniqlanishicha 
 hatto kichik uchun ham 
 odatda ideal panjaralarda oson. Sezgi shundan iboratki, algebraik simmetriyalar idealning minimal masofasini tor, osonlikcha hisoblanadigan oraliqda yotishiga olib keladi. - Taqdim etilgan algebraik simmetriyalardan ideal panjaralarda foydalanib, qisqa nolga teng bo'lmagan vektorni o'zgartirishi mumkin 
 (deyarli) bir xil uzunlikdagi chiziqli mustaqil bo'lganlar. Shuning uchun, ideal panjaralarda, 
 va 
 kichik yo'qotish bilan tengdir.[7] Bundan tashqari, hatto kvant algoritmlari uchun ham 
 va 
 eng yomon stsenariyda juda qiyin. 
Qisqa butun sonli yechim muammosi
SIS va Ring-SIS ikkitadir o'rtacha qafas asosidagi kriptografiya inshootlarida ishlatiladigan ish masalalari. Panjara asosidagi kriptografiya 1996 yilda Ajtayning asosiy ishidan boshlandi[1] SIS muammosiga asoslangan bir tomonlama funktsiyalar oilasini taqdim etdi. U o'rtacha holatda ishonchli ekanligini ko'rsatdi 
 (qayerda 
 ba'zi bir doimiy uchun 
) eng yomon stsenariyda qiyin.
SISn,m,q,β
Ruxsat bering 
 bo'lish 
 yozuvlari bilan matritsa 
 iborat bo'lgan 
 bir xil tasodifiy vektorlar 
: 
. Nolga teng bo'lmagan vektorni toping 
 shu kabi:


Eritmaning uzunligiga talab qilinadigan cheklovlarsiz SIS echimi (
) yordamida hisoblash oson Gaussni yo'q qilish texnika. Biz ham talab qilamiz 
, aks holda 
 ahamiyatsiz echim.
Kafolat berish uchun 
 ahamiyatsiz, qisqa echimga ega, biz quyidagilarni talab qilamiz:
va
Teorema: Har qanday kishi uchun 
, har qanday 
va etarlicha katta 
 (har qanday doimiy uchun 
), hal qilish 
 beparvo bo'lmaydigan ehtimollik bilan, hech bo'lmaganda echish kabi qiyin 
 va 
 kimdir uchun 
 eng yomon stsenariyda yuqori ehtimollik bilan.
Ring-SIS
Ring-SIS muammosi, SIS muammosining halqa asosidagi ixcham analogi o'rganildi.[2][8] Ular kvant polinom halqasini ko'rib chiqadilar 
 bilan 
 va 
navbati bilan va ning ta'rifini kengaytiring norma vektorlarda 
 vektorlarga 
 quyidagicha:
Vektor berilgan 
 qayerda 
 ba'zi bir polinomlar 
. Joylashtirish koeffitsientini ko'rib chiqing 
-modul izomorfizmi 
:
![{ displaystyle { begin {aligned} &  rho: R  rightarrow  mathbb {Z} ^ {n}  [3pt]  rho (x) & =  sum _ {i = 0} ^ {n-1 } a_ {i} x ^ {i}  mapsto (a_ {0},  ldots, a_ {n-1})  end {hizalangan}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d39b11e5ae89bbf35960347a99edc465935d66da)
Ruxsat bering 
. Normani aniqlang 
 kabi:

Shu bilan bir qatorda, normadan yaxshiroq tushunchaga foydalanish orqali erishiladi kanonik ko'mish. Kanonik ko'mish quyidagicha ta'riflanadi:

qayerda 
 bo'ladi 
 ning murakkab ildizi 
 uchun 
.
R-SISm,q,β
Miqdor polinom halqasini hisobga olgan holda 
, aniqlang
. Tanlang 
 mustaqil bir xil tasodifiy elementlar 
. Vektorni aniqlang 
. Nolga teng bo'lmagan vektorni toping 
 shu kabi:


Eslatib o'tamiz, SIS muammosi echimining mavjudligini kafolatlash uchun biz talab qilamiz 
. Biroq, Ring-SIS muammosi bizga yanada ixchamlik va samaradorlikni beradi: Ring-SIS muammosiga yechim mavjudligini kafolatlash uchun biz talab qilamiz 
.
Ta'rif: The sirkulyant matritsa ning 
 quyidagicha aniqlanadi:
![{ displaystyle { text {for}}  quad b =  sum _ {i = 0} ^ {n-1} b_ {i} x ^ {i}  in R,  quad  operatorname {rot} (b ): = { begin {bmatrix} b_ {0} & - b_ {n-1} &  ldots & -b_ {1}  [0.3em] b_ {1} & b_ {0} &  ldots & -b_ {2}  [0.3em]  vdots &  vdots &  ddots &  vdots  [0.3em] b_ {n-1} & b_ {n-2} &  ldots & b_ {0}  end {bmatrix} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3a9663affde7dc867475147d16af19f77f691c05)
Miqdor polinom halqasi bo'lganda 
 uchun 
, halqani ko'paytirish 
 birinchi shakllantirish orqali samarali hisoblash mumkin 
, ning sirkulyant matritsasi 
va keyin ko'paytirish 
 bilan 
, ning joylashtirish koeffitsienti vektori 
 (yoki alternativa bilan 
, kanonik koeffitsient vektori).
Bundan tashqari, R-SIS muammosi SIS muammosining matritsasi bo'lgan maxsus holatdir 
 SIS muammosi negatsirkulant bloklari bilan cheklangan: 
.[9]
Shuningdek qarang
Adabiyotlar
- ^ a b Ajtai, Miklos. [Panjara muammolarining og'ir nusxalarini yaratish.] Hisoblash nazariyasi bo'yicha yigirma sakkizinchi yillik ACM simpoziumi materiallari. ACM, 1996 yil.
 - ^ a b Miksiansio, Daniele. [Umumiy ixcham yukxalta, tsiklik panjaralar va eng yomon murakkablik taxminlaridan samarali bir tomonlama funktsiyalar.] Informatika asoslari, 2002. Ish yuritish. 43-yillik IEEE simpoziumi. IEEE, 2002 yil.
 - ^ Fukshanskiy, Lenni va Xun Sun. [Siklik panjaralar geometriyasi to'g'risida.] Diskret va hisoblash geometriyasi 52.2 (2014): 240–259.
 - ^ Kreyg Gentri. Ideal panjaralardan foydalangan holda to'liq homomorfik shifrlash. Yilda Hisoblash nazariyasi bo'yicha 41-ACM simpoziumi (STOC), 2009.
 - ^ http://web.cse.ohio-state.edu/~lai/5359-aut13/05.Gentry-FHE-concrete-scheme.pdf
 - ^ Peikert, Kris. [Panjara kriptografiyasining o'n yilligi.] Kriptologiya ePrint arxivi, Hisobot 2015/939, 2015.
 - ^ Peikert, Kris va Alon Rozen. [Tsiklik panjaralardagi eng yomon taxminlardan samarali to'qnashuvlarga chidamli xeshlash.] Kriptografiya nazariyasi. Springer Berlin Heidelberg, 2006. 145–166.
 - ^ Lyubashevskiy, Vadim va boshqalar. [SWIFFT: FFT-ni xeshlash uchun kamtarona taklif.] Dasturlarni tezkor shifrlash Springer Berlin Heidelberg, 2008 yil.
 - ^ Langlois, Adelin va Damien Stele. [Modul panjaralari uchun eng yomon holatdan o'rtacha holatgacha qisqartirish.] Dizaynlar, kodlar va kriptografiya 75.3 (2015): 565-599.
 
 | 
|---|
| Sonlar nazariyasi |  | 
|---|
| Guruh nazariy |  | 
|---|
| Juftliklar |  | 
|---|
| Panjaralar |  | 
|---|
| Kriptografik bo'lmagan |  | 
|---|