Luận án tiến sĩ kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm - Michal Sramka
Luận án tiến sĩ nghiên cứu mật mã lý thuyết nhóm của Michal Sramka. Phân tích các sơ đồ mật mã dựa trên logarithm rời rạc và đề xuất hàm một chiều bảo mật chứng minh được.
florida atlantic university
Cryptography
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
77
Thời gian đọc
12 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Mật Mã Lý Thuyết Nhóm Tổng Quan
Luận án tiến sĩ của Michal Sramka tập trung vào kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm. Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Florida Atlantic dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Spyros Magliveras. Công trình giải quyết thách thức lớn trong lĩnh vực mật mã hiện đại. Thuật toán lượng tử Shor đã tạo ra nhu cầu cấp thiết cho các nguyên thủy mật mã mới. Các hệ thống mật mã truyền thống dựa trên bài toán logarit rời rạc đang đối mặt với nguy cơ bị phá vỡ. Luận án đề xuất các phương pháp mật mã dựa trên lý thuyết nhóm đại số. Nghiên cứu tập trung vào các bài toán khó từ lý thuyết nhóm. Mục tiêu chính là phát triển hệ thống mật mã hậu lượng tử an toàn. Công trình phân tích các đề xuất hiện có và xác định điểm yếu. Từ đó, tác giả xây dựng các lược đồ mã hóa mới với bảo mật có thể chứng minh. Nghiên cứu đặc biệt chú trọng vào nhóm tuyến tính chiếu đặc biệt trên trường hữu hạn.
1.1. Bối Cảnh Nghiên Cứu
Mật mã khóa công khai truyền thống dựa vào độ phức tạp tính toán của các bài toán số học. Bài toán logarit rời rạc trong nhóm cyclic là nền tảng của nhiều giao thức. Thuật toán Shor đã chứng minh khả năng phá vỡ các hệ thống này bằng máy tính lượng tử. Điều này tạo ra nhu cầu khẩn cấp cho mật mã hậu lượng tử. Lý thuyết nhóm cung cấp nguồn bài toán khó phong phú. Các nhóm không giao hoán đặc biệt hứa hẹn trong việc xây dựng hệ thống an toàn.
1.2. Mục Tiêu Luận Án
Luận án hướng đến khai thác các bài toán khó từ lý thuyết nhóm cho mật mã. Nghiên cứu phân tích các đề xuất gần đây dựa trên tổng quát hóa bài toán logarit rời rạc. Công trình xác định điểm yếu và thực hiện phân tích mật mã chi tiết. Mục tiêu chính là định nghĩa tổng quát hóa DLP cho nhóm hữu hạn tùy ý. Từ đó thiết kế lược đồ chữ ký số và bộ sinh số giả ngẫu nhiên. Bảo mật của các hệ thống này được chứng minh dựa trên giả thiết lý thuyết nhóm.
1.3. Đóng Góp Chính
Luận án đưa ra phân tích mật mã cho các lược đồ của Kashyap và Stickel. Nghiên cứu định nghĩa lại bài toán logarit rời rạc cho nhóm hữu hạn tổng quát. Công trình xây dựng hàm một chiều dựa trên bài toán phân tích nhân tử trong nhóm. Giả thiết bảo mật dựa vào độ khó của việc phân tích phần tử trong PSL(n,q). Luận án cung cấp chứng minh bảo mật hình thức cho các cấu trúc đề xuất. Kết quả mở ra hướng nghiên cứu mới cho mật mã hậu lượng tử.
II. Bài Toán Logarit Rời Rạc Truyền Thống
Bài toán logarit rời rạc là nền tảng của mật mã khóa công khai hiện đại. Trong nhóm cyclic, bài toán yêu cầu tìm số mũ từ kết quả lũy thừa. Độ khó của bài toán này đảm bảo tính an toàn cho nhiều giao thức mật mã. Phương pháp baby step - giant step của Shanks là thuật toán cổ điển giải DLP. Các lược đồ Diffie-Hellman và ElGamal khai thác bài toán này để trao đổi khóa và mã hóa. Luận án phân tích chi tiết DLP truyền thống trước khi đề xuất tổng quát hóa. Chữ ký logarit và phủ đại số cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng. Hiểu biết sâu về DLP truyền thống giúp thiết kế các biến thể an toàn hơn. Nghiên cứu chỉ ra mối liên hệ giữa DLP và các cấu trúc đại số phức tạp. Phân tích này tạo nền tảng cho các đề xuất mật mã dựa trên nhóm không giao hoán.
2.1. Phương Pháp Baby Step Giant Step
Thuật toán Shanks giải bài toán logarit rời rạc với độ phức tạp O(√n). Phương pháp chia bài toán thành hai giai đoạn tính toán đối xứng. Giai đoạn baby step tính toán và lưu trữ các lũy thừa nhỏ. Giai đoạn giant step tìm kiếm kết hợp phù hợp trong bảng đã lưu. Thuật toán cân bằng giữa thời gian tính toán và bộ nhớ sử dụng. Đây là nền tảng cho nhiều thuật toán giải DLP hiện đại.
2.2. Lược Đồ Diffie Hellman Và ElGamal
Giao thức trao đổi khóa Diffie-Hellman là ứng dụng đầu tiên của DLP. Hai bên có thể thiết lập khóa chung qua kênh công khai không an toàn. Bảo mật dựa vào độ khó của bài toán Diffie-Hellman tính toán. Hệ thống mã hóa ElGamal mở rộng ý tưởng này cho mã hóa tin nhắn. Cả hai lược đồ đều dễ bị tấn công bởi thuật toán lượng tử Shor. Điều này thúc đẩy nghiên cứu tìm kiếm các thay thế an toàn hơn.
2.3. Chữ Ký Logarit Và Phủ Đại Số
Chữ ký logarit là cấu trúc đại số liên quan đến biểu diễn phần tử nhóm. Phủ đại số cung cấp khung toán học để nghiên cứu các tổng quát hóa DLP. Luận án phân tích mối liên hệ giữa DLP truyền thống và phủ wild. Các khái niệm này giúp hiểu sâu hơn về cấu trúc nhóm và tính toán. Nghiên cứu mở ra hướng tiếp cận mới cho thiết kế giao thức mật mã. Phân tích lý thuyết này hỗ trợ việc xây dựng hệ thống an toàn hơn.
III. Lý Thuyết Nhóm Tổ Hợp Trong Mật Mã
Lý thuyết nhóm tổ hợp cung cấp công cụ mạnh mẽ cho mật mã hiện đại. Nghiên cứu tập trung vào các nhóm được định nghĩa bởi sinh và quan hệ. Bài toán từ trong nhóm trình bày hữu hạn là NP-đầy đủ trong trường hợp tổng quát. Độ phức tạp này tạo cơ sở cho nhiều đề xuất mật mã. Nhóm bện là ví dụ điển hình của nhóm không giao hoán được nghiên cứu. Bài toán từ liên hợp trong nhóm bện đặc biệt khó giải quyết. Luận án phân tích các đề xuất mật mã dựa trên lý thuyết nhóm tổ hợp. Nghiên cứu chỉ ra cả điểm mạnh và điểm yếu của các tiếp cận này. Phân tích chi tiết giúp thiết kế các hệ thống cải tiến an toàn hơn. Công trình đóng góp vào hiểu biết về ứng dụng lý thuyết nhóm trong mật mã.
3.1. Nhóm Trình Bày Hữu Hạn
Nhóm trình bày hữu hạn được định nghĩa bởi tập sinh và tập quan hệ. Biểu diễn này cho phép mô tả các nhóm phức tạp một cách súc tích. Bài toán từ yêu cầu xác định hai từ có biểu diễn cùng phần tử nhóm không. Độ phức tạp của bài toán phụ thuộc vào cấu trúc nhóm cụ thể. Một số nhóm có thuật toán giải hiệu quả, nhóm khác là NP-đầy đủ. Sự đa dạng này tạo cơ hội và thách thức cho ứng dụng mật mã.
3.2. Nhóm Bện Và Ứng Dụng
Nhóm bện là nhóm không giao hoán với cấu trúc hình học trực quan. Bài toán từ liên hợp trong nhóm bện được đề xuất cho mật mã. Độ khó của bài toán này vẫn chưa được xác định hoàn toàn. Nhiều giao thức trao đổi khóa dựa trên nhóm bện đã được đề xuất. Một số lược đồ đã bị phá vỡ do lựa chọn tham số không cẩn thận. Nghiên cứu tiếp tục tìm kiếm các biến thể an toàn của mật mã nhóm bện.
3.3. Độ Phức Tạp Bài Toán Nhóm
Độ phức tạp tính toán của bài toán nhóm là yếu tố then chốt cho bảo mật. Bài toán từ, bài toán liên hợp, và bài toán đẳng cấu là các bài toán cơ bản. Độ khó của các bài toán này thay đổi tùy theo lớp nhóm cụ thể. Luận án phân tích độ phức tạp trong trường hợp xấu nhất và trung bình. Hiểu biết về độ phức tạp giúp lựa chọn tham số an toàn cho hệ thống mật mã. Nghiên cứu đóng góp vào phân tích độ phức tạp của các bài toán nhóm mới.
IV. Phân Tích Lược Đồ Kashyap Và Stickel
Luận án thực hiện phân tích mật mã chi tiết cho hai đề xuất gần đây. Lược đồ mã hóa của Kashyap và cộng sự dựa trên tổng quát hóa DLP. Giao thức trao đổi khóa của Stickel sử dụng nhóm không giao hoán. Cả hai đề xuất đều tuyên bố cung cấp bảo mật cao chống lại tấn công lượng tử. Nghiên cứu xác định các điểm yếu quan trọng trong thiết kế của chúng. Phân tích độ phức tạp trường hợp xấu nhất tiết lộ các lỗ hổng bảo mật. Luận án đưa ra các tấn công cụ thể phá vỡ các lược đồ này. Công trình chỉ ra tầm quan trọng của phân tích bảo mật chặt chẽ. Kinh nghiệm từ các phân tích này hướng dẫn thiết kế các hệ thống cải tiến. Nghiên cứu đóng góp vào hiểu biết về các cạm bẫy trong mật mã lý thuyết nhóm.
4.1. Lược Đồ Mã Hóa Kashyap
Lược đồ của Kashyap và cộng sự đề xuất tổng quát hóa DLP cho nhóm tùy ý. Hệ thống sử dụng các phép toán nhóm phức tạp để che giấu thông tin. Tác giả tuyên bố bảo mật dựa trên độ khó của bài toán nhóm tổng quát. Luận án phát hiện điểm yếu trong việc lựa chọn tham số hệ thống. Phân tích cho thấy các tấn công hiệu quả hơn so với tuyên bố ban đầu. Nghiên cứu chỉ ra cần cẩn trọng khi tổng quát hóa các nguyên thủy mật mã.
4.2. Giao Thức Trao Đổi Khóa Stickel
Giao thức Stickel sử dụng nhóm không giao hoán để trao đổi khóa. Thiết kế dựa trên bài toán từ liên hợp trong nhóm cụ thể. Tác giả đề xuất sử dụng các nhóm ma trận cho hiệu quả tính toán. Luận án thực hiện phân tích độ phức tạp trường hợp xấu nhất chi tiết. Kết quả cho thấy giao thức dễ bị tấn công với lựa chọn tham số không cẩn thận. Nghiên cứu đưa ra các điều kiện cần thiết cho bảo mật của giao thức.
4.3. Bài Học Từ Phân Tích
Phân tích hai lược đồ cung cấp bài học quý giá cho thiết kế mật mã. Tổng quát hóa đơn giản của các nguyên thủy truyền thống thường không đủ. Cần phân tích bảo mật chặt chẽ cho mỗi đề xuất cụ thể. Lựa chọn tham số đóng vai trò quyết định trong bảo mật thực tế. Độ phức tạp lý thuyết không đảm bảo bảo mật trong thực hành. Kinh nghiệm này hướng dẫn thiết kế các hệ thống cải tiến trong luận án.
V. Hệ Mật Mã Khóa Công Khai Mới
Luận án đề xuất hệ mật mã khóa công khai mới dựa trên lý thuyết nhóm. Thiết kế xuất phát từ phân tích hệ thống Wagner-Magyarik. Nghiên cứu xác định và giải quyết vấn đề lựa chọn từ trong hệ thống gốc. Đề xuất mới sử dụng nhóm biến đổi trình bày hữu hạn. Bảo mật dựa trên độ khó của bài toán từ trong các nhóm này. Luận án cung cấp phân tích thiết kế chi tiết và chứng minh bảo mật. Hệ thống được xây dựng với các tham số cụ thể cho ứng dụng thực tế. Nghiên cứu đưa ra các quan sát bổ sung về tính hiệu quả. Công trình đóng góp thuật toán mã hóa mới cho kỷ nguyên hậu lượng tử. Đề xuất mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về mật mã nhóm biến đổi.
5.1. Hệ Wagner Magyarik Và Hạn Chế
Hệ thống Wagner-Magyarik là đề xuất sớm về mật mã lý thuyết nhóm. Thiết kế sử dụng nhóm biến đổi và bài toán từ cho mã hóa. Luận án xác định vấn đề lựa chọn từ là điểm yếu chính. Kẻ tấn công có thể khai thác cấu trúc từ để phá vỡ hệ thống. Phân tích chi tiết chỉ ra các điều kiện cần cho bảo mật. Hiểu biết về hạn chế này dẫn đến thiết kế cải tiến.
5.2. Thiết Kế Hệ Thống Cải Tiến
Hệ thống mới giải quyết vấn đề lựa chọn từ bằng phương pháp chọn ngẫu nhiên cải tiến. Nhóm biến đổi trình bày hữu hạn được chọn với tham số bảo mật cụ thể. Thuật toán mã hóa sử dụng các phép toán nhóm hiệu quả. Giải mã yêu cầu giải bài toán từ với khóa bí mật. Thiết kế đảm bảo cân bằng giữa bảo mật và hiệu quả tính toán. Luận án cung cấp hướng dẫn chi tiết cho triển khai thực tế.
5.3. Chứng Minh Bảo Mật Và Hiệu Quả
Luận án cung cấp chứng minh bảo mật hình thức cho hệ thống đề xuất. Bảo mật được quy về độ khó của bài toán từ trong nhóm được chọn. Phân tích độ phức tạp cho thấy hiệu quả tính toán chấp nhận được. Nghiên cứu so sánh với các hệ thống mật mã khác. Kết quả chỉ ra ưu điểm về bảo mật hậu lượng tử. Công trình đóng góp vào nền tảng lý thuyết cho mật mã khóa công khai mới.
VI. Hàm Một Chiều Từ Nhóm PSL n q
Luận án xây dựng hàm một chiều dựa trên nhóm tuyến tính chiếu đặc biệt. Nhóm PSL(n,q) là nhóm các ma trận tuyến tính đặc biệt trên trường hữu hạn. Bài toán phân tích nhân tử phần tử trong biểu diễn cụ thể là nền tảng bảo mật. Nghiên cứu định nghĩa tổng quát hóa DLP cho nhóm hữu hạn tùy ý. Hàm một chiều được chứng minh an toàn dưới giả thiết lý thuyết nhóm. Công trình cung cấp chứng minh bảo mật chi tiết và chặt chẽ. Từ hàm một chiều, luận án xây dựng lược đồ chữ ký số. Bộ sinh số giả ngẫu nhiên cũng được thiết kế với bảo mật có thể chứng minh. Nghiên cứu đóng góp nguyên thủy mật mã mới cho ứng dụng thực tế. Kết quả mở ra hướng nghiên cứu về mật mã dựa trên nhóm ma trận.
6.1. Nhóm PSL n q Và Tính Chất
Nhóm PSL(n,q) là nhóm thương của SL(n,q) theo tâm. Nhóm này có cấu trúc đại số phong phú và tính chất tổ hợp thú vị. Biểu diễn ma trận cung cấp phương pháp tính toán hiệu quả. Bài toán phân tích nhân tử trong biểu diễn cụ thể là khó về mặt tính toán. Luận án phân tích độ phức tạp của bài toán này chi tiết. Tính chất của nhóm đảm bảo tính khả thi cho ứng dụng mật mã.
6.2. Xây Dựng Hàm Một Chiều
Hàm một chiều ánh xạ từ không gian nhân tử đến phần tử nhóm. Tính toán hàm thuận yêu cầu nhân các phần tử trong biểu diễn cho trước. Tính toán hàm nghịch tương đương với bài toán phân tích nhân tử. Luận án chứng minh tính một chiều dưới giả thiết độ khó của bài toán. Chứng minh sử dụng kỹ thuật quy giản từ lý thuyết độ phức tạp. Kết quả cung cấp nền tảng vững chắc cho các ứng dụng mật mã.
6.3. Ứng Dụng Chữ Ký Và PRNG
Lược đồ chữ ký số được xây dựng từ hàm một chiều đề xuất. Bảo mật của chữ ký được chứng minh dựa trên giả thiết lý thuyết nhóm. Bộ sinh số giả ngẫu nhiên sử dụng cấu trúc tương tự. Tính ngẫu nhiên được đảm bảo bởi tính chất của hàm một chiều. Luận án cung cấp phân tích hiệu quả cho cả hai ứng dụng. Kết quả cho thấy tính khả thi của mật mã dựa trên PSL(n,q) trong thực tế.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (77 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộNEW RESULTS IN GROUP THEORETIC CRYPTOLOGY by Michal Sramka A Dissertation Submitted to the Faculty of The Charles E. Schmidt College of Science in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy Florida Atlantic University Boca Raton, Florida December 2006 UMI Number: 3239161 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.
Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3239161 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.
ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 NEW RESULTS IN GROUP THEORETIC CRYPTOLOGY by Michal Sramka This dissertation was prepared under the direction of the candidate's dissertation advisor, Dr. Magliveras, Department of Mathematical Sciences, and has been approved by the members of his supervisory committee. It was submitted to the faculty of The Charles E.
Schmidt College of Science and was accepted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. SUPERVISORY COMMITTEE: arty 7 m.mụa Sciences Seo. Dean Ththarles Jess ES lege of Science „wWf2, 4.06 raduate Stites fd Programs Date ii Acknowledgments My foremost thanks go to my advisor and committee chair, Spyros Magliveras, for his guidance, encouragement, and support. Without him, this dissertation would not have been possible.
I thank him for his kindness and patience that helped during the difficult times, and for his insights and suggestions that shaped my academic and research skills. I thank the members of my committee — Professors Frederick Hoffman, Lee C. Klingler, and Ronald C. Mullin - who have dedicated their time to read and improve my dissertation, and provided invaluable help.
It has been a great privilege to spend several years in the Department of Mathematical Sciences at Florida Atlantic University. It has been a great pleasure working with the faculty, staff, and fellow graduate students. Many of these people have inspired, guided, and helped me during the time I worked on this dissertation. Finally, I would like to thank my family, my friends who are too numerous to mention, and all who trusted and supported me over the years.
Thank you all; you will always remain dear to me. iti Abstract Author: Michal Sramka Title: New Results in Group Theoretic Cryptology Institution: Florida Atlantic University Dissertation Advisor: Dr. Magliveras Degree: Doctor of Philosophy Year: 2006 With the publication of Shor’s quantum algorithm for solving discrete logarithms in finite cyclic groups, a need for new cryptographic primitives arose; namely, for more secure primitives that would prevail in the post-quantum era. The aim of this dissertation is to exploit some hard problems arising from group theory for use in cryptography.
Over the years, there have been many such proposals. We first look at two recently proposed schemes based on some form of a generalization of the discrete logarithm problem (DLP), identify their weaknesses, and cryptanalyze them. By applying the expertise gained from the above cryptanalyses, we define our own generalization of the DLP to arbitrary finite groups. We show that such a definition leads to the design of signature schemes and pseudo-random number generators with provable security under a security assumption based on a group theoretic problem.
In particular, our security assumption is based on the hardness of factorizing elements of the projective special linear group over a finite field in some representations. We construct a one-way function based on this group theoretic assumption and provide a security proof. iv Table of Contents 1 Introduction 1.1 Goals of the dissertation. c kg cu ng gà cv va va 1.2 Outline of the dissertation.2 Traditional DLP in cyclic groups .1 Shank’s baby step - giant step method.2 Schemes of Diffie-Hellman and ElGamal.3 Logarithmic signatures and covers.
eee eee ee ee 2.1 Traditional DLP and wild covers .4 Combinatorial group theory .000 ee eee ee eee 3 The Encryption Scheme of Kashyap et al. gà ga và g kg và va hán.‹đ«đadá 4 The Key Exchange Scheme of Stickel 4.1 The worst-case complexity analysis.2 The case of Scheme 42. 5 The Public-Key Cryptosystem of Wagner and Magyarik 31 5.1 The word choice problem .2 The Wagner-Magyarik (WM) cryptosystem and its critique .3 Our PKC based on finitely presented transformation groups.1 Some design issues .2 Additional observations and proofS. CS — — 43 6 A Generalization of the DLP and Construction of OWFs 44 6.) and the set p(s).2 The discrete logarithm problem for Sy(---) .3 A construction of one-way functions.
ee eee so 51 6.4 The projective special linear group PSL¿(fpg).1 A concrete instance of OWFs .5 Summary and open problems Ce —. 65 Bibliography 67 vi 1 Introduction The word cryptology was formed from the Greek words kryptés (hidden) and /ógos (word). In today’s information society, cryptology as the science of hidden, disguised information has become one of the main tools for secure communication, privacy, trust, access control, electronic payments, electronic voting, and for countless other applications. Cryptology is concerned with three dominant areas: cryptography, the science of designing secure schemes, cryptanalysis, the science of breaking them, and steganography, the science of hiding information by concealing the communications channel.
In the past, the use of cryptography was a privilege reserved for armies, governments, and highly skilled specialists. This is no longer true. Cryptographic schemes have become available for everyone. The main idea behind cryptanalysis is to find and exploit weaknesses or insecurity in cryptographic schemes.
Cryptanalysis might be undertaken by a hostile attacker, attempting to subvert a system, or simply by a system designer wishing to evaluate whether the proposed cryptographic scheme is secure. The results of cryptanalysis can be (and often are) used in cryptography to design more secure schemes. As cryptography evolved over decades and centuries, so did cryptanalysis. One important result from cryptanalysis says that cryptographic schemes based on the integer factorization problem or the discrete logarithm problem can be easily broken on a quantum computer [29].
From this follows one of the motivations to design new cryptographic schemes. In particular, the result of P. Shor [29] and the possibility of existence of quantum computers motivate the design of schemes that would withstand attacks by a quantum computer, so that these schemes would survive in the post-quantum era. There are two other commonly accepted motivations for proposing new cryptographic schemes.
The first is to propose a scheme that is more efficient in some way, compared to other known schemes. The second motivation is to propose a scheme that is provably secure.1 Goals of the dissertation This dissertation presents results from four research papers that in one way or another contribute to the area of group theoretic cryptology. Although the four papers do not necessarily explore cryptographic schemes based on the same underlying mathematical problem, the outcome of the research follows the goal of the dissertation — to study and cryptanalyze selected existing proposals in order to gain knowledge about group theoretic problems suitable for cryptographic purposes. Two major goals of this dissertation are to propose a Wagner-Magyarik-like public-key cryptosystem based on combinatorial group theory, and to define a generalization of the traditional discrete logarithm problem (DLP) to non-cyclic, preferably non-abelian, groups.
As a consequence, we use this definition to build one-way functions that lead to provably secure cryptographic schemes. Finally, a significant aim of this dissertation is to present selected cryptanalytic attacks which compromise recent cryptographic schemes based on group theory. Our motivation follows from the belief that many of the known decision and computation problems coming from group theory cannot be efficiently solved on a quantum computer. This belief is supported by the fact that some group theoretic decision problems are in fact algorithmically unsolvable (e., the word problem, as defined by Max Dehn in 1911).
Our approach to the goals of this dissertation follows the path mentioned in the previous paragraphs. In essence, we first study similar proposals by other authors, learn the advantages and tricks, discover and criticize the drawbacks, and when possible, cryptanalyze these proposals. The knowledge from cryptanalysis provides us with ways to avoid many common and trivial problems. In my first paper [31], I consider a proposed extension of the traditional DLP in a cyclic group to two generators of this group.
A simple cryptanalysis of the proposal reveals the computational triviality of such an extension and an equivalence with a known cryptographic scheme. This paper was accepted for publication in a refereed journal, but has not yet appeared. The research of my cryptanalysis of this scheme was presented at the 2nd Annual Science Research Symposium & Expo at FAU on September 21, 2006 and at the Algebra-Crypto Seminar at FAU in Fall 2006. My second paper [32] discusses a key exchange scheme based on a simple extension of the DLP to two non-commuting elements.
We provide a cryptanalysis of the scheme by exhibiting a procedure for significantly reducing the computational effort required to solve such an extension of the DLP in general abstract groups and also in the proposed matrix groups. My research in this paper was presented at the 20th Midwest Conference on Combinatorics, Cryptography and Computing in Wichita, Kansas on October 5-7, 2006. The paper has been submitted to the Journal of Combinatorial Mathematics and Combinatorial Computing which will publish the proceedings of the conference. Parts of the research from the paper were also presented at the Algebra-Crypto Seminar at FAU in Fall 2006.
In my third paper [3], the cryptanalysis of a cryptosystem based on the word problem in abstract groups leads to the design of another, more secure public-key cryptosystem. This is an example of a straightforward application of cryptanalytic results in cryptography. The research contained in this paper was presented at the WartaCrypt ’04 conference in Bedlewo, Poland on July 1-3, 2004. Parts of the research were also presented at the Southeastern Weekend Algebra Meeting in Hammond, Louisiana on November 5-7, 2004; at the 69th Florida Academy of Sciences Annual Meeting in Tampa, Florida on March 18-19, 2005; and at the Algebra-Crypto Seminar at FAU in Fall 2004.
My fourth paper (not yet submitted for publication) included in this dissertation deals with the definition of a generalized DLP to finitely generated non-abelian groups, and the necessary theory to construct a provably secure pseudo-random number generator and a provably secure signature scheme. In particular, the projective special linear group over a finite field of prime order is used, for which the security assumption is believed to hold. This research was presented at the Southeastern Algebra Conference in Auburn, Alabama on October 27-29, 2006. It remains to mention similar works that have been published in the area of proposing definitions and/or designing schemes based on some generalizations of the traditional DLP.
We do not claim that this list is complete. General extensions of the traditional DLP were proposed by A. Schemes based on some modification or extension of the traditional DLP include the schemes by S. Kashyap et al.2 Outline of the dissertation Today, there is a vast amount of cryptologic research and publications.
For the purpose of making this dissertation more self contained, we provide crucial definitions and known results in the “Preliminaries” section. This includes the definition of the traditional discrete logarithm problem in a cyclic group, its complexity, known attacks, and basic schemes based on the DLP. Some topics from combinatorial group theory and complexity theory related to cryptography are also presented here. The four sections following the “Preliminaries” section closely follow the four papers mentioned in the previous paragraphs.
Each research topic is summarized and concluded at the end of the particular section.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ nghiên cứu mật mã lý thuyết nhóm của Michal Sramka. Phân tích các sơ đồ mật mã dựa trên logarithm rời rạc và đề xuất hàm một chiều bảo mật chứng minh được.
Luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại florida atlantic university. Năm bảo vệ: 2006.
Luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" thuộc chuyên ngành Cryptography. Danh mục: Đại Số.
Luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" có bao nhiêu trang?
Luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" có 77 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Luận án tiến sĩ: Kết quả mới trong mật mã lý thuyết nhóm" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.