stringtranslate.com

Дискретные логарифмические записи

Дискретные записи логарифмов являются наилучшими результатами, достигнутыми на сегодняшний день в решении задачи дискретного логарифмирования , которая является задачей нахождения решений x уравнения, заданных элементами g и h конечной циклической группы G. Сложность этой задачи является основой безопасности нескольких криптографических систем, включая соглашение о ключах Диффи–Хеллмана , шифрование Эль-Гамаля , схему подписи Эль-Гамаля , алгоритм цифровой подписи и аналоги этих криптографий на эллиптических кривых . Обычные варианты выбора для G , используемые в этих алгоритмах, включают мультипликативную группу целых чисел по модулю p , мультипликативную группу конечного поля и группу точек на эллиптической кривой над конечным полем.

Текущая [ требуется обновление ] запись для целых чисел по модулю простых чисел , установленная в декабре 2019 года, представляет собой вычисление дискретного логарифма по модулю простого числа с 240 цифрами. Для характеристики 2 текущая запись для конечных полей, установленная в июле 2019 года, представляет собой дискретный логарифм по . При ограничении простыми показателями [ требуется разъяснение ] текущая запись, установленная в октябре 2014 года, составляет более . Для характеристики 3 текущая запись, установленная в июле 2016 года, составляет более . Для полей расширения Куммера «умеренной» [ требуется разъяснение ] характеристики текущая запись, установленная в январе 2013 года, составляет более . Для полей «умеренной» характеристики (которые не обязательно являются расширениями Куммера) текущая запись, опубликованная в 2022 году, составляет более .

Целые числа по модулю p

Предыдущие записи для целых чисел по модулю p включают:

Также следует отметить, что в июле 2016 года Джошуа Фрид, Пьеррик Годри, Надя Хенингер, Эммануэль Томе опубликовали свои вычисления дискретного логарифма на 1024-битном простом числе. [7] Они сгенерировали простое число, восприимчивое к специальному числовому полю решета, используя специализированный алгоритм на сравнительно небольшой подгруппе (160 бит). Хотя это небольшая подгруппа, это был стандартизированный размер подгруппы, используемый с 1024-битным алгоритмом цифровой подписи (DSA).

Конечные поля

Текущий рекорд (по состоянию на июль 2019 года ) в конечном поле характеристики 2 был объявлен Робертом Грейнджером, Торстеном Кляйнджунгом, Арьеном Ленстрой, Бенджамином Весоловски и Йенсом Цумбрегелем 10 июля 2019 года. [8] Эта команда смогла вычислить дискретные логарифмы в GF(2 30750 ), используя 25 481 219 часов работы ядра на кластерах на основе архитектуры Intel Xeon. Это вычисление стало первым крупномасштабным примером с использованием шага исключения квазиполиномиального алгоритма. [9]

Предыдущие рекорды в конечном поле характеристики 2 были объявлены:

Текущий рекорд (по состоянию на 2014 год ) в конечном поле характеристики 2 простой степени был объявлен Торстеном Кляйнджунгом 17 октября 2014 года. Расчет был выполнен в поле из 2 1279 элементов и по сути следовал пути, намеченному в [16] с двумя основными исключениями в вычислении линейной алгебры и фазе спуска. Общее время выполнения составило менее четырех основных лет. [17] Предыдущий рекорд в конечном поле характеристики 2 простой степени был объявлен группой CARAMEL 6 апреля 2013 года. Они использовали решето поля функций для вычисления дискретного логарифма в поле из 2 809 элементов. [18]

Текущий рекорд (по состоянию на июль 2016 года ) для поля характеристики 3 был объявлен Горой Аджем, Исааком Каналесом-Мартинесом, Нарели Крус-Кортесом, Альфредом Менезесом, Томасом Оливейрой, Франсиско Родригесом-Энрикесом и Луисом Риверой-Замаррипой 18 июля 2016 года. Расчет был выполнен в 4841-битном конечном поле с 3 6 · 509 элементами и был выполнен на нескольких компьютерах в CINVESTAV и Университете Ватерлоо . В общей сложности на вычисления было потрачено около 200 основных лет вычислительного времени. [19]

Были объявлены предыдущие рекорды в конечном поле характеристики 3:

Над полями «умеренных» характеристик заметные вычисления по состоянию на 2005 год включали вычисления в поле из 65537 · 25 элементов (401 бит), объявленные 24 октября 2005 года, и в поле из 370801 · 30 элементов (556 бит), объявленные 9 ноября 2005 года. [25] Текущий рекорд (по состоянию на 2013 год) для конечного поля расширения Куммера «умеренной» характеристики был объявлен 6 января 2013 года. Команда использовала новую вариацию решета поля функции для случая среднего простого числа, чтобы вычислить дискретный логарифм в поле расширения Куммера из 33341353 · 57 элементов (конечное поле размером 1425 бит). [26] [27] Тот же метод использовался несколькими неделями ранее для вычисления дискретного логарифма в поле расширения Куммера из 33553771 47 элементов (конечное поле размером 1175 бит). [27] [28] Текущий рекорд (по состоянию на 2022 год) для конечного поля «умеренной» характеристики (которое не обязательно является расширением Куммера) — это вычисление дискретного логарифма в поле из 2111023 50 элементов (конечное поле размером 1051 бит); [29] предыдущий рекорд [30] вычислений дискретного логарифма над такими полями был над полями, имеющими 297079 40 элементов (конечное поле размером 728 бит) и 64373 37 элементов (конечное поле размером 592 бит). Эти вычисления были выполнены с использованием новых идей для ускорения решета поля функций.

25 июня 2014 года Разван Барбулеску, Пьеррик Годри, Аврора Гийевик и Франсуа Морен объявили о новом вычислении дискретного логарифма в конечном поле, порядок которого имеет 160 цифр и является расширением степени 2 простого поля. [31] Использованный алгоритм представлял собой решето числового поля (NFS) с различными модификациями. Общее время вычислений было эквивалентно 68 дням на одном ядре CPU (просеивание) и 30 часам на GPU (линейная алгебра).

Эллиптические кривые

Корпорация Certicom выпустила серию задач по криптографии на основе эллиптических кривых . Уровень I включает поля размером 109 и 131 бит. Уровень II включает размеры 163, 191, 239, 359 бит. Все задачи уровня II в настоящее время считаются вычислительно невыполнимыми. [32]

Проблемы Уровня I, которые были решены: [33]

По состоянию на 2019 год ни одна из задач размером 131 бит (или больше) не была решена .

В июле 2009 года Йоппе В. Бос, Марсело Э. Кайхара, Торстен Кляйнджунг, Арьен К. Ленстра и Питер Л. Монтгомери объявили, что они провели дискретное логарифмическое вычисление на эллиптической кривой (известной как secp112r1 [34] ) по модулю 112-битного простого числа. Вычисление было выполнено на кластере из более чем 200 игровых консолей PlayStation 3 в течение примерно 6 месяцев. Они использовали распространенную параллельную версию метода Полларда rho. [35]

В апреле 2014 года Эрих Венгер и Пол Вольфгер из Технического университета Граца решили дискретный логарифм 113-битной кривой Коблица за экстраполированные [примечание 1] 24 дня, используя 18-ядерный кластер FPGA Virtex-6 . [36] В январе 2015 года те же исследователи решили дискретный логарифм эллиптической кривой, определенной над 113-битным двоичным полем. Среднее время выполнения составляет около 82 дней, используя 10-ядерный кластер FPGA Kintex-7 . [37]

2 декабря 2016 года Дэниел Дж. Бернстайн , Сюзанна Энгельс, Таня Ланге , Рубен Нидерхаген, Кристоф Паар, Петер Швабе и Ральф Циммерманн объявили о решении общей 117,35-битной задачи дискретного логарифма эллиптической кривой на двоичной кривой с использованием оптимизированной реализации ПЛИС параллельной версии метода ро Полларда. Атака продолжалась около шести месяцев на 64–576 ПЛИС параллельно. [38]

23 августа 2017 года Такуя Кусака, Шо Дзёичи, Кен Икута, Мд. Аль-Амин Кхандакер, Ясуюки Ногами, Сатоши Уэхара, Нариёси Ямаи и Сильвен Дюкен объявили, что они решили задачу дискретного логарифма на 114-битной «дружественной к паре» кривой Баррето–Нахрига (BN) [39], используя специальное свойство секстик-твиста кривой BN для эффективного выполнения случайного блуждания метода ро Полларда. Реализация использовала 2000 ядер ЦП и потребовала около 6 месяцев для решения задачи. [40]

16 июня 2020 года Александр Зениевич (zielar) и Жан Люк Понс (JeanLucPons) объявили о решении задачи дискретного логарифма 114-битного интервала эллиптической кривой на кривой secp256k1 путем решения 114-битного закрытого ключа в Bitcoin Puzzle Transactions Challenge. Чтобы установить новый рекорд, они использовали собственное программное обеспечение [41] на основе Pollard Kangaroo на 256-кратном графическом процессоре NVIDIA Tesla V100, и им потребовалось 13 дней. Двумя неделями ранее - они использовали то же количество видеокарт для решения 109-битного интервала ECDLP всего за 3 дня.

Примечания

  1. ^ ab Вычисление выполнялось в течение 47 дней, но не все используемые ПЛИС были активны все время, что означало, что оно было эквивалентно экстраполированному времени в 24 дня.

Ссылки

  1. ^ Эммануэль Томе, «795-битная факторизация и дискретные логарифмы», 2 декабря 2019 г.
  2. ^ Ф. Будо и др., «Сравнение сложности факторизации и дискретного логарифма: 240-значный эксперимент», 10 июня 2020 г.
  3. ^ Торстен Кляйнъюнг, «Дискретные логарифмы в GF(p) – 768 бит», 16 июня 2016 г.
  4. ^ Антуан Жу, «Дискретные логарифмы в GF(p) – 130 цифр», 18 июня 2005 г. [ мертвая ссылка ]
  5. Торстен Кляйнджунг, «Дискретные логарифмы в GF(p) – 160 цифр», 5 февраля 2007 г.
  6. ^ Сирил Бувье, Пьеррик Годри, Лоран Имбер, Хамза Джельжели и Эммануэль Томе, «Дискретные логарифмы в GF (p) - 180 цифр»
  7. ^ Джошуа Фрид, Пьеррик Годри, Надя Хенингер, Эммануэль Том, «Килобитное скрытое вычисление дискретного логарифма snfs», весна IACR, июль 2016 г.
  8. ^ Йенс Цумбрегель, «Дискретные логарифмы в GF(2^30750)», 10 июля 2019 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;62ab27f0.1907.
  9. ^ Р. Грейнджер, Т. Кляйнджунг, Дж. Цумбрагель. О задаче дискретного логарифмирования в конечных полях фиксированной характеристики. Trans. Amer. Math. Soc. 370, № 5 (2018), стр. 3129-3145.
  10. ^ Йенс Цумбрегель, «Дискретные логарифмы в GF(2^9234)», 31 января 2014 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;9aa2b043.1401.
  11. ^ Антуан Жу, «Дискретные логарифмы в GF(2 6168 ) [=GF((2 257 ) 24 )]», 21 мая 2013 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1305&L=NMBRTHRY&F=&S=&P=3034.
  12. ^ Антуан Жу. Новый алгоритм исчисления индексов со сложностью $L(1/4+o(1))$ в очень малой характеристике, 2013, http://eprint.iacr.org/2013/095
  13. ^ Антуан Жу, «Дискретные логарифмы в GF(2 4080 )», 22 марта 2013 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1303&L=NMBRTHRY&F=&S=&P=13682.
  14. ^ Фарук Гологлу и др., О решете поля функций и влиянии более высоких вероятностей расщепления: применение к дискретным логарифмам в , 2013, http://eprint.iacr.org/2013/074.
  15. ^ Антуан Жу, «Дискретные логарифмы в GF(2 1778 )», 11 февраля 2013 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1302&L=NMBRTHRY&F=&S=&P=2317.
  16. ^ Грэнджер, Роберт, Торстен Кляйнджунг и Йенс Цумбрегель. «Взлом `128-битных безопасных' суперсингулярных бинарных кривых (или как решать дискретные логарифмы в и )». arXiv:1402.3668 [cs, Math], 15 февраля 2014 г. https://arxiv.org/abs/1402.3668.
  17. ^ Торстен Кляйнджунг, 17 октября 2014 г., «Дискретные логарифмы в GF (2 ^ 1279)», https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;256db68e.1410.
  18. Группа CARAMEL: Разван Барбулеску, Сирил Бувье, Жереми Детрей, Пьеррик Годри, Хамза Джелжели, Эммануэль Томе, Марион Видо и Поль Циммерман, «Дискретный логарифм в GF(2 809 ) с FFS», 6 апреля 2013 г., http://eprint.iacr.org/2013/197.
  19. ^ Франциско Родригес-Энрикес, 18 июля 2016 г., «Дискретные логарифмы в GF(3^{6*509})», https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;65bedfc8.1607.
  20. ^ Жу, Антуан; Пьеро, Сесиль. "Улучшение полиномиального времени предварительного вычисления алгоритмов дискретного логарифмирования представления Фробениуса" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 декабря 2014 г. . Получено 11 декабря 2014 г. .
  21. ^ Франсиско Родригес-Энрикес, «Объявление», 27 января 2014 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;763a9e76.1401.
  22. ^ Гора Адж, Альфред Менезес, Томаз Оливейра и Франсиско Родригес-Энрикес, «Вычисление дискретных логарифмов в F_{3^{6*137}} и F_{3^{6*163}} с использованием Magma», 26 февраля 2014 г., http //eprint.iacr.org/2014/057.
  23. ^ Университет Кюсю, NICT и лаборатории Fujitsu достигли мирового рекорда в криптоанализе криптографии следующего поколения, 2012 г., http://www.nict.go.jp/en/press/2012/06/PDF-att/20120618en.pdf.
  24. ^ Такуя Хаяши и др., Решение 676-битной задачи дискретного логарифма в GF(3 6 n ), 2010, http://eprint.iacr.org/2010/090.
  25. ^ А. Дюран, «Новые рекорды в вычислениях над большими числами», The Security Newsletter, январь 2005 г., http://eric-diehl.com/letter/Newsletter1_Final.pdf Архивировано 10 июля 2011 г. на Wayback Machine .
  26. ^ Антуан Жу, «Дискретные логарифмы в 1425-битном конечном поле», 6 января 2013 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1301&L=NMBRTHRY&F=&S=&P=2214.
  27. ^ ab Более быстрое исчисление индексов для случая средних простых чисел. Применение к 1175-битным и 1425-битным конечным полям, Архив Eprint, http://eprint.iacr.org/2012/720
  28. ^ Антуан Жу, «Дискретные логарифмы в 1175-битном конечном поле», 24 декабря 2012 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=ind1212&L=NMBRTHRY&F=&S=&P=13902. [ мертвая ссылка ]
  29. ^ Mukhopadhyay, Madhurima; Sarkar, Palash; Singh, Shashank; Thomé, Emmanuel (2022). «Новое дискретное вычисление логарифма для случая среднего простого числа с использованием решета поля функций». Успехи в области математики коммуникаций . 16 (3): 449. doi :10.3934/amc.2020119.
  30. ^ Саркар, Палаш; Сингх, Шашанк (2016). «Точная настройка алгоритма решета функционального поля для случая среднего простого числа». Труды IEEE по теории информации . 62 (4): 2233–2253. doi :10.1109/TIT.2016.2528996.
  31. ^ Аб Разван Барбулеску, «Дискретные логарифмы в GF(p^2) --- 160 цифр», 24 июня 2014 г., https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;2ddabd4c .1406.
  32. ^ Корпорация Certicom, «Проблема Certicom ECC», https://www.certicom.com/content/certicom/en/the-certicom-ecc-challenge.html
  33. ^ Certicom Research, Certicom ECC Challenge (Certicom Research, 10 ноября 2009 г.), "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 октября 2015 г. . Получено 30 декабря 2010 г. .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ).
  34. ^ Certicom Research, «SEC 2: Рекомендуемые параметры области эллиптических кривых» https://www.secg.org/SEC2-Ver-1.0.pdf
  35. ^ Джоппе В. Бос и Марсело Э. Кайхара, «Вычислительная платформа PlayStation 3 преодолевает барьер 2^60: решена задача ECDLP для 112-битных простых чисел», Лаборатория криптографических алгоритмов EPFL - LACAL, http://lacal.epfl.ch/112bit_prime
  36. ^ ab Эрих Венгер и Пол Вольфгер, «Решение дискретного логарифма 113-битной кривой Коблица с помощью кластера FPGA» http://eprint.iacr.org/2014/368
  37. ^ Эрих Венгер и Пол Вольфгер, «Сложнее, лучше, быстрее, сильнее — вычисления дискретного логарифма эллиптической кривой на ПЛИС» http://eprint.iacr.org/2015/143/
  38. ^ Рубен Нидерхаген, «117,35-битный ECDLP на бинарной кривой», https://listserv.nodak.edu/cgi-bin/wa.exe?A2=NMBRTHRY;628a3b51.1612
  39. ^ "114-битная задача ECDLP на кривой BN решена". isec.ec.okayama-u.ac.jp . 23 августа 2017 г. Архивировано из оригинала 27 мая 2018 г. Получено 3 мая 2018 г.
  40. ^ Кусака, Такуя; Джоичи, Шо; Икута, Кен; Хандакер, штат Мэриленд Аль-Амин; Ногами, Ясуюки; Уэхара, Сатоши; Ямаи, Нариёси; Дюкен, Сильвен (2018). «Решение 114-битного ECDLP для кривой Баррето – Наэрига» (PDF) . Информационная безопасность и криптология – ICISC 2017 . Конспекты лекций по информатике. Том. 10779. Спрингер. стр. 231–244. дои : 10.1007/978-3-319-78556-1_13. ISBN 978-3-319-78555-4.
  41. ^ Понс, Жан-Люк; Зениевич, Александр (17 января 2022 г.). «Кенгуру Полларда для SECPK1». GitHub .

Внешние ссылки