Factoring

整數分解的最壞情況

  • May 2, 2022

根據算術基本定理,每個大於 1 的整數要麼是素數本身,要麼是素數的乘積,並且這個乘積是唯一的,直到因子的順序。

$$ n=p_1^{e_1}p_2^{e_2}p_3^{e_3}\cdots p_r^{e_r} $$ 為了分解,最壞的情況是如果合數是兩個大素數的乘積。(一般性發言)

RSA 密鑰生成中,說明如下

出於安全目的,整數 p 和 q 應該隨機選擇,並且應該在大小上相似但“長度相差幾個數字”以使分解變得更加困難。

Paillier 密鑰生成中,說明如下

隨機且相互獨立地選擇兩個大素數 p 和 q,使得 $ \gcd(pq,(p-1)(q-1))=1 $ . **如果兩個素數長度相等,**則可以確保此性質。

我的疑問是,整數分解問題的實際最壞情況是什麼?

  1. $ n=pq $ 和 $ length(p) = length(q) $ $ \ge $ k,對於一些 $ k \ge 1024,2048 \cdots $

  2. $ n=pq $ 和 $ |length(p)-length(q)| \le k $ , 對於一些 $ k \ge 1,2,3\cdots $

提供參考,說明整數分解的最壞情況,具體值為 $ k $

我的疑問是,整數分解問題的實際最壞情況是什麼?

提供參考,說明具有特定 k 值的整數分解的最壞情況

對於任何一類算法根本無法做到這樣的陳述,只有特定的算法才能具有最壞情況的執行時間。

一般來說,最壞情況估計幾乎沒有用於密碼學,因為平均情況更重要。下面是一個例子:假設你有一個新的假設分解算法,它對幾乎所有輸入上的合數都有線性執行時間,但對於階乘函式的值,它有指數執行時間。現在最壞情況下的執行時間是指數級的,但平均值只是線性的。更糟糕的是:在 $ x! $ 作為輸入,輸入除以 $ 2 $ 什麼時候 $ x>1 $ ,所以只需執行算法 $ x!/2 $ 相反,它的線性執行時間。這將使因式分解對密碼學完全無用 - 但該算法具有指數最壞情況執行時間。最壞情況假設只有在您可以以某種方式將平均情況減少到最壞情況(可能在隨機減少等情況下)時才有用 - 例如在基於格的密碼學中,這些方法適用。

在查看已知的因式分解算法時,有一些與最小素因子的大小成比例,一些與數字的總長度成比例,還有一些與“素因子的接近度”有關。為了對抗所有這些,通常會提出類似您發現的建議。然而,這些建議是參考已知算法而提出的,而這些算法並未以任何方式得到證明

為了獲得實際的目前最先進的建議,keylength.com列出了各種來源的建議以及發布日期。最新的一個參考了 2017 年 2 月的 BSI 出版物:德文出版,編輯:找到英文版本

它在 RSA 小節中有以下建議:

$ \epsilon_1 < |\log_2(p) - \log_2(q)| < \epsilon_2 $

邊界的建議值為: $ \epsilon_1 \approx 0.1, \epsilon_2 \approx 30 $ . 價值 $ 0.1 $ 因為該指標意味著 $ p/q $ 不同於 $ 1 $ 至少一個因素 $ \approx 1.07177346 $ ,這大致意味著如果給定較小的素數 $ p $ , 那 $ q > (1+\frac{1}{14})p $ ,這反過來意味著長度 $ b $ 素數,差值至少應為 $ b-4 $ 位(這意味著區別是 $ 1/16 $ , 但應該是 $ 1/14 $ 或者更多)。

引用自:https://crypto.stackexchange.com/questions/44221