Complexity

同餘問題的難度

  • April 24, 2017

問題描述如下。讓 $ c_1=p_1q_1+r $ , $ c_2=p_2q_2+r $ , $ \cdots $ , $ c_n=p_nq_n+r $ , 在哪裡 $ p_i $ 的, $ q_i $ 的, $ r $ 都是大的正整數,並且 $ p_i $ ‘沙 $ q_i $ 是隨機選擇的。請注意 $ p_i $ ‘沙 $ q_i $ 是不同的,而 $ r $ 是一樣的。現在知道了 $ c_1,\cdots,c_n $ ,他知道上面的結構 $ c_1,\cdots,c_n $ ,但他不知道 $ p_i $ 的或 $ q_i $ 的。他的目標是提取價值 $ r $ 從 $ c_1,\cdots,c_n $ . 這個問題難嗎(要麼被證明是難的,要麼還沒有找到多項式求解算法)?這個問題有名字嗎?

一個類似(但更容易)的問題是求解線性同餘系統:通過知道 $ c_1,\cdots,c_n $ 和 $ p_1,\cdots,p_n $ , 解決 $ r $ 從方程 $ r\equiv c_1\mod p_1 $ , $ r\equiv c_2\mod p_2 $ , $ \cdots $ , $ r\equiv c_n\mod p_n $ . 這個問題與中國剩餘定理有關,我知道它有多項式時間求解算法。但是,在我上面第一段的問題中,只有一個人知道 $ c_1,\cdots,c_n $ ,但不知道模數 $ p_1,\cdots,p_n $ (或者 $ q_1,\cdots,q_n $ ),我的問題可能更難。我只能找到關於線性同餘的作品,但找不到關於我的問題的相關作品。有人熟悉這個問題嗎?我只是想知道這是一個曾經研究過的問題。

結合 fgrieu 和我的觀察,似乎有一個很大的 $ r $ 給予足夠的可以恢復 $ p_iq_i + r $ 價值觀。

特別是,我們將假設兩者 $ p_i $ 和 $ q_i $ 被統一選擇。

然後, $ (p_iq_i + r) = r \pmod s $ 將保持至少的機率 $ (2s-1)/s^2 \approx 2/s $ (因為它會保持,如果 $ p_i $ 或者 $ q_i $ 為 0 模 $ s $ , $ (p_iq_i + r) \bmod s $ 將是任何其他特定值,機率約為 $ 1/s $ . 實際上,如果 $ s $ 是較小素數的冪,我們暫時忽略它。

因此,我們可以做的是,對於各種小素數 $ s $ ,拿我們的 $ p_iq_i + r $ 值,併計算 $ p_iq_i + r \bmod s $ ,並查看最常發生的值。這會給我們可能的價值 $ r \bmod s $ . 然後,我們取所有可能的值,並使用中國剩餘定理重構 $ r $ .

如果我們有 10,000 個這樣的值,我們可以使用最高 710 的素數;對於每個值 $ s $ , 的正確值 $ r \bmod s $ 將比其餘的至少有 3 個標準差(因此最常見的值可能是正確的),這將為我們提供足夠的關係來恢復 1024 位 $ r $ .

然後我們可以使用 fgrieu 的觀察來驗證 $ r $ 被覆蓋。

引用自:https://crypto.stackexchange.com/questions/46811