格基础

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数学上的定义

1、定义在非空有限集合上的偏序集合 L,满足集合 L 中的任意元素 a,b,使得 a,b 在 L 中存在一个最大下界,和最小上界。

2、群论中的定义,是 RnRn 中的满足某种性质的子集。当然,也可以是其它群。

格的研究方向 

1、格中计算问题的困难性,即这些问题的计算复杂性,主要有:

SVP 问题 (最短向量问题)

CVP 问题(最近向量问题)

2、如何求解格中的困难性问题,目前既有近似算法,也有一些精确性算法。

3、基于格的密码分析,即如何利用格理论分析一些已有的密码学算法,目前有如下研究:

Knapsack cryptosystems(背包密码)

DSA nonce biases(DSA随机数偏差)

Factoring RSA keys with bits known(用已知位分解RSA秘钥)

Small RSA private exponents(小型RSA私有指数)

Stereotyped messages with small RSA exponents(具有较小RSA指数的定型消息)

4、如何基于格困难问题设计新的密码体制,这也是后量子密码时代的重要研究方向之一,目前有以下研究:

Fully homomorphic encryption(全同态加密)

The Goldreich–Goldwasser–Halevi (GGH) cryptosystem(GGH密码)

The NTRU cryptosystem(NTRU密码)

The Ajtai–Dwork cryptosystem and the LWE cryptosystem(AD和LWE密码)

格的发展

参考:链接

时间 标志事件
18世纪–1982年   格经典数学问题的讨论,代表人物:Lagrange,Gues,Hermite,MInkowski等  
1982年–1996年   期间标志性事件是LLL算法的提出(Lenstra-Lenstra-Lovasz)  
1996年–2005年   第一代格密码诞生(Ajtai96, AD97G, GH9)  
2005年–2016年   第二代格密码出现并逐步完善,并实用化格密码算法 (Regev05, GPV08,MP12 BLISS ,NewHope, Frodo)  
2016年–   格密码逐步得以标准化  

发展:

从前   现在
具有悠久历史的格经典数学问题的研究  
  近30多年来高维格困难问题的求解算法及其计算复杂性理论研究  
使用格困难问题的求解算法分析非格公钥密码体制的安全性   ⟹    基于格困难问题的密码体制的设计  

 

优势:

格密码 经典密码
量子攻击算法   Shor算法  
矩阵乘法、多项式乘法   Shor算法  
Worst-case hardness   Average-case hardnes  
结构灵活、功能丰富   结构简单、功能受限  
格定义

格基础

简而言之,格是n个线性无关向量的所有整系数的线性组合  

基础知识

1、det(A)

指方阵A的行列式

2、向量范数

格基础

格基础

3、基础区域 F

一个格L的任何基础区域都有着相同的 “体积

下面的平行四边形即为一个【基础区域F

格基础

基础区域 F 的n维体积称为 L 的行列式,记为det L

4、Hadamard 不等式

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