Tải bản đầy đủ (.pdf) (10 trang)

10 3 numth annotated tủ tài liệu bách khoa

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (287.45 KB, 10 trang )

Online
  Cryptography
  Course
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Dan
  Boneh
 

Intro.
 Number
 Theory
 

Modular
 e’th
 roots
 

Dan
 Boneh
 


Modular
 e’th

 roots
 
We
 know
 how
 to
 solve
 modular
 linear
 equaBons:
 

 a⋅x
 +
 b
 =
 0
 
 
 
 in
 
 ZN
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 SoluBon:
 
 
 
 
 
 x
 =
 −b⋅a-­‐1
 
 
 in
 ZN
 

 
What
 about
 higher
 degree
 polynomials?
 


 
Example:
 
 
 
 
 let
 
 p
 
 be
 a
 prime
 and
 
 
 c∈Zp
 .
 
 
 
 
 
 
 Can
 we
 solve:
 

 


 x2
 –
 c
 =
 0
 
 
 
 ,
 
 
 
 
 
 y3
 –
 c
 =
 0
 
 
 
 ,
 
 
 
 z37
 –
 c

 =
 0
 
 
 
 
 in
 
 
 Zp
 

 
Dan
 Boneh
 


Modular
 e’th
 roots
 
Let
 
 p
 
 be
 a
 prime
 and

 
 c∈Zp
 .
 

 

Def:
 
 
 
 
 x∈Zp
 
 s.t.
 
 
 
 xe
 =
 c
 
 in
 Zp
 
 
 
 
 is
 called

 an
 
 e’th
 root
 
 
 of
 c
 .
 

 
Examples:
 
 
  71/3
 
 =
 
 
 6
 
 
 
 in
 
 
 
 
 


 

31/2
 
 =
 
 
 5
 
 
 
 in
 
 
 
 
 

21/2
 
 does
 not
 exist
 in
 
 


 


11/3
 =
 
 
 1
 
 
 
 
 in
 
 
 
 
 

 
Dan
 Boneh
 


The
 easy
 case
 
When
 does
 

 
 c1/e
 
 in
 
 Zp
 
 
 
 
 exist?
 
 
 
 
 
 Can
 we
 compute
 it
 efficiently?
 
The
 easy
 case:
 
 
 
 
 suppose

 
 
 
 gcd(
 e
 ,
 p-­‐1
 )
 =
 1
 

 Then
 for
 all
 
 c
 
 in
 (Zp)*:
 
 
 
 
 
 c1/e
 
 
 exists
 in

 
 Zp
 
 and
 is
 easy
 to
 find.
 
Proof:
 
 
 
 
 
 let
 
 
 d
 =
 e-­‐1
 
 in
 
 Zp-­‐1
 .
 
 
 
 

 
 Then
 
d⋅e
 =
 1
 in
 Zp-­‐1
 
 
 ⇒
 
Dan
 Boneh
 


The
 case
 
 
 e=2:
 
 
 square
 roots
 
If
 p
 is

 an
 odd
 prime
 then
 
 
 gcd(
 2,
 p-­‐1)
 ≠
 1
 

 
Fact:
 
 
 
 in
 
 
 
 
 
 
 
 ,
 
 
 

 x
 ⟶
 x2
 
 
 
 is
 a
 2-­‐to-­‐1
 funcBon
 

x
  −x
 
x2
 


 

Example:
 
 
 in
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 :
  1
  10
 

 
1
 

 

2
  9
 

3
  8
 

4
  7
 

5
  6
 


4
 

9
 

5
 

3
 

Def:
 
 x
 in
 
 
 
 
 
 
 
 is
 a
 quadraAc
 residue
 (Q.R.)
 if

 it
 has
 a
 square
 root
 in
 

 p
 odd
 prime
 
 ⇒
 
 the
 #
 of
 Q.R.
 in
 
 
 
 
 
 
 is
 
 
 (p-­‐1)/2
 +

 1
 
 
Dan
 Boneh
 


Euler’s
 theorem
 
Thm:
 
 
 
 
 
 x
 in
 (Zp)*
 is
 a
 Q.R.
 
 
 
 
 
 ⟺
 

 
 
 
 
 
 
 x(p-­‐1)/2
 =
 1
 
 in
 Zp
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (p
 odd
 prime)
 


 
Example:
 
in
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 :
 
 
 
 
 15,
 
 
 25,
 
 
 35,
 
 45,
 
 55,

 
 65,
 
 75,
 
 85,
 
 95,
 
 105
 

 

 

 
 
 
 
 
 =
 
 
 
 
 
 
 
 

 1
 
 
 
 -­‐1
 
 
 
 
 1
 
 
 
 
 1
 
 
 
 1,
 
 
 -­‐1,
 
 -­‐1,
 
 -­‐1,
 
 
 1,
 

 
 
 -­‐1
 
 
 
 
 
 

 
Note:
 
 
 
 x≠0
 
 
 
 ⇒
 
 
 
 x(p-­‐1)/2
 
 =
 
 

1/2

 
p-­‐1
(x ) =
 
 11/2
 
 ∈
 {
 1,
 -­‐1
 }
 
 
 
 
 in
 
 
 Z

p
 

Def:
 
 
 
 x(p-­‐1)/2
 
 

 is
 called
 the
 Legendre
 Symbol
 of
 x
 over
 p
 
 
 
 (1798)
 
Dan
 Boneh
 


CompuBng
 square
 roots
 mod
 p
 
Suppose
 
 
 p
 =

 3
 
 (mod
 4)
 

 
Lemma:
 
 
 
 if
 
 
 
 c∈(Zp)*
 
 
 is
 
 Q.R.
 
 
 then
 
 
 
 
 √c
 

 =
 
 
 c(p+1)/4
 
 in
 Zp
 

 
Proof:
 
 

 
When
 
 
 p
 =
 1
 (mod
 4),
 
 
 can
 also
 be
 done
 efficiently,

 but
 a
 bit
 harder
 

 


 run
 Bme
 ≈
 O(log3
 p)
 
Dan
 Boneh
 


Solving
 quadraBc
 equaBons
 mod
 p
 
Solve:
 
 
 

 
 
 
 
 
 a⋅x2
 +
 b⋅x
 +
 c
 =
 0
 
 
 
 
 in
 
 
 Zp
 
 

 SoluBon:
 
 
 
 
 
 x

 =
 
 
 
 (-­‐b
 ±
 √b2
 –
 4⋅a⋅c
 
 
 )
 
 /
 
 
 2a
 
 
 
 
 in
 
 
 Zp
 
 

 
•  Find

 
 
 
 (2a)-­‐1
 in
 Zp
 
 
 using
 extended
 Euclid.
 
 
 
 
 
 
 

 
•  Find
 square
 root
 of
 
 
 
 b2
 –
 4⋅a⋅c

 
 
 
 in
 Zp
 
 
 (if
 one
 exists)
 

 using
 a
 square
 root
 algorithm
 
Dan
 Boneh
 


CompuBng
 e’th
 roots
 mod
 N
 
 ??

 
Let
 
 N
 
 be
 a
 composite
 number
 and
 e>1
 

 
When
 does
 
 
 c1/e
 
 in
 
 ZN
 
 
 
 
 exist?
 
 

 
 
 
 Can
 we
 compute
 it
 efficiently?
 

 

 
Answering
 these
 quesBons
 requires
 the
 factorizaBon
 of
 
 N
 

 

 (as
 far
 as
 we

 know)
 

 
Dan
 Boneh
 


End
 of
 Segment
 

Dan
 Boneh
 



×