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JP3615133B2 - Public key encryption / decryption method and system using algebraic field - Google Patents

Public key encryption / decryption method and system using algebraic field Download PDF

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JP3615133B2
JP3615133B2 JP2000239962A JP2000239962A JP3615133B2 JP 3615133 B2 JP3615133 B2 JP 3615133B2 JP 2000239962 A JP2000239962 A JP 2000239962A JP 2000239962 A JP2000239962 A JP 2000239962A JP 3615133 B2 JP3615133 B2 JP 3615133B2
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成憲 内山
龍明 岡本
圭介 田中
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、公開鍵暗号化復号方法及びシステムに関し、特にナップサック問題をよりどころとする公開鍵暗号化復号方法及びシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
公開鍵暗号システムは、その安全性のよりどころとする問題により類別される。
このよりどころとなる問題としては、素因数分解問題、離散対数問題、ナップサック問題などが挙げられる。今現在、安全で実用的であると考えられている公開鍵暗号システムは、素因数分解問題、離散対数問題に基づくものがほとんどで、ナップサック問題を安全性のよりどころとする公開鍵暗号システムとしては、Markle−Hellman(マークル−ヘルマン)暗号やChor−Rivest(コール−リベスト)暗号など多数提案されているが、そのほとんどが安全性の解析が十分でないか、ある種の攻撃が成功した報告がされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
現在の実用的な公開鍵暗号システムで用いられている問題である、素因数分解問題及び離散対数問題は、Shor(ショァー)により提案されたアルゴリズムを用いれば、量子計算機と呼ばれるものが実現した時点で非常に効率良く解かれてしまう、すなわち、これらに基づく公開鍵暗号システムは、完全に解読されてしまうことが知られている。文献(P.W.Shor,”Polynomial−time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer”,SIAM J.Comput.26,5(Oct.1997),1484−1509.)
本発明は、量子計算機が実現されても解読が困難である、ナップサック問題を安全性のよりどころとする新しい公開鍵暗号化復号方法及びシステムを実現する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明では、代数体の整数環、その素イデアル及びその剰余類体を用い、かつその上で離散対数問題を解くアルゴリズムを援用して鍵生成処理を行い、長さ
【0005】
【数19】

Figure 0003615133
は、二項係数、即ち、n個のものからk個のものを選び出す組合せの数を表すものとする。さらに注意として、ここで使われている代数体、整数環、素イデアルなどの数論の用語については、文献(河田敬義 著,「数論」岩波書店発行)などを参照、特に、通常の整数と代数的整数を区別する必要がある場合は、通常の整数を有理数と呼ぶことにする。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1に鍵生成処理部、図2に暗号化処理部、図3に復号処理部の構成図を示す。
本発明で用いる公開鍵暗号方式の構成法の実施例について、図1、図2、図3を参照して説明する。
(鍵生成処理:図1)
鍵生成処理部は、乱数発生器A(101)、互素判定器(102)、剰余類判定器(103)、乱数発生器B(104)、離散対数器(105)、乱数発生器C(106)、加算器A(107)から構成される。
【0007】
l次(エル次)代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O/p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、nとkを有理整数として、これらを公開する。
(1)K、O、p’、n、k、Rp’を乱数発生器A(101)に入力し、乱数発生器A(101)、互素判定器(102)及び剰余類判定器(103)を用いて、整数環Oから{p,p,・・・,p}でそのノルムが互いに素であり、この任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pin}が
【0008】
【数20】
Figure 0003615133
【0009】
を満たすようなn個の整数{p,p,・・・,p}を生成する。
(2)乱数発生器B(104)を用いて、乗法群(O/p)×=GF(q)×の生成元gを生成する。
(3)次に、剰余類判定器(103)で生成したn個の整数{p,p,・・・,p}と乱数発生器B(104)で生成した生成元gを入力し、離散対数計算器(105)を用いて、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすようなa,a,・・・,aを求める。
(3)さらに、乱数発生器C(106)を用いて、Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からの整数(乱数)dを発生させる。
(4)最後に、離散対数計算器(105)で求めたa,a,・・・,aと乱数発生器C(106)で発生した整数(乱数)dを入力し、加算器A(107)を用いて、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を求めて出力する。
(剰余類判定器(102)について)
剰余類判定器(102)の実現方法について二種類説明する。
【0010】
乱数発生器A(101)を用いて、{p,p,・・・,p}が、すべて互いに素な有理整数として選ばれた場合、素イデアルp’のノルムをN(p’)=p(pは有理素数、fは自然数)とすれば、この任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}が
【0011】
【数21】
Figure 0003615133
【0012】
を満たしているかどうかで判定できる。
次に、Kが判別式−Dの虚二次体K=Q(√(−D))である場合、素イデアルp’が二次のもの、つまり、f=2を取る場合、−D≡2,3(mod 4)であれば、ノルムが互いに素なn個の整数{p,p,・・・,p}で、この任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}が
【0013】
【数22】
Figure 0003615133
【0014】
を満たしているかどうかで判定する。
一方、−D≡1(mod 4)であれば、
【0015】
【数23】
Figure 0003615133
【0016】
を満たしているかどうかを判定する。但し、今の場合完全代表系はRp’={x+yω|−p/2<x, y<−p/2}で取っている。ここに[1,ω]は、整数環Oの標準基底である。
(暗号化処理:図2)
暗号化処理部は、平文変換器(201)、加算器B(202)から構成される。
長さ(ビット数)
【0017】
【数24】
Figure 0003615133
の平文をMとする。
(1)平文Mを入力し、平文変換器(201)を用いて、長さnでHamming(ハミング)重さがkであるビット列m={m,m,・・・,m}に変換する。
(2)平文変換器(201)で変換したmと鍵生成処理部で求めた{b,b,・・・,b}を入力し、加算器B(202)を用いて、暗号文
【0018】
【数25】
Figure 0003615133
【0019】
を生成して出力する。
(復号処理:図3)
復号処理部は、乗算・剰余及び減算器(301)、巾乗剰余器(302)、因子判定器(303)、中間復号文変換器(304)から構成される。
(1)暗号文c、k、q、秘密鍵dを入力し、乗算・剰余及び減算器(301)を用いてr=(c−kd) mod(q−1)を求める。
(2)次に、秘密鍵g、p’と乗算・剰余及び減算器(301)で生成したrを入力し、巾乗剰余器(302)を用いて、rからu=g(mod p’)を生成する。
(3)さらに、巾乗剰余器(302)で生成したuと剰余類判定器(103)で生成した{p,p,・・・,p}を入力し、因子判定器(303)を用いて、長さnでHamming重さkであるビット列m={m,m,・・・,m}を、p がuの因子ならばm=1とし、因子でないならば、m=0とすることにより求める。
(4)最後に、中間復号文変換器(304)を用いて、因子判定器(303)で求めたmを平文Mに変換して出力する。
【0020】
【発明の効果】
本発明で実現する公開鍵暗号システムは、鍵生成処理において素イデアルを法として整数環の剰余類群上の離散対数問題を解くアルゴリズムを利用すること、及び、p,p,p,・・・,p,g,dを秘密にすることにより、公開鍵から秘密鍵を直接求める攻撃に耐えうる。また、暗号化処理と復号処理において、長さ
【0021】
【数26】
Figure 0003615133
【0022】
の整数の平文と長さnでハミング重さkであるビット列との変換を利用することにより、ナップサック暗号の安全性の指標であるdensity(密度)を十分に高めることができ、したがって、平文から暗号文を直接求めるlow−density攻撃に対しても安全である。なお、安全性などの詳細な議論については、文献(T.Okamoto,K.Tanaka,S.Uchiyama,”Quantum Public−Key Cryptosystems”,Proc.of CRYPTO2000,Springer2000)を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鍵生成処理部の構成図。
【図2】本発明の暗号化処理部の構成図。
【図3】本発明の復号処理部の構成図。
【符号の説明】
101 乱数発生器A
102 互素判定器
103 剰余類判定器
104 乱数発生器B
105 離散対数器
106 乱数発生器C
107 加算器A
201 平文変換器
202 加算器B
301 乗算・剰余及び減算器
302 巾乗剰余器
303 因子判定器
304 中間復号文変換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a public key encryption / decryption method and system, and more particularly to a public key encryption / decryption method and system based on the knapsack problem.
[0002]
[Prior art]
Public key cryptosystems are categorized by their security issues.
Problems that can be based on this include prime factorization problems, discrete logarithm problems, and knapsack problems. Currently, most public key cryptosystems that are considered to be safe and practical are based on prime factorization and discrete logarithm problems, and as a public key cryptosystem that uses the knapsack problem as a source of security. , Markle-Hellman ciphers and Chor-Rivest ciphers have been proposed, but most of them have not been analyzed sufficiently, or some successful reports have been reported. ing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The prime factorization problem and the discrete logarithm problem, which are the problems used in current practical public key cryptosystems, can be realized when the so-called quantum computer is realized by using the algorithm proposed by Shor. It is known that public key cryptosystems that are solved very efficiently, that is, based on them, are completely decrypted. Literature (P. W. Shor, “Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logics on a quantum computer”, SIAM J. Comput. 26, 5 (Oct. 1997), 14: 1997.14.
The present invention realizes a new public key encryption / decryption method and system that makes the knapsack problem a source of security, which is difficult to decrypt even if a quantum computer is realized.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a key generation process is performed using an integer ring of an algebraic field, its prime ideal, and its residue class field, and an algorithm for solving the discrete logarithm problem is further used to obtain the length.
[Equation 19]
Figure 0003615133
Represents a binomial coefficient, that is, the number of combinations for selecting k out of n. As a further note, for the terms of number theory such as algebraic fields, integer rings, and prime ideals used here, refer to literature (written by Takayoshi Kawada, published by “Number Theory”, published by Iwanami Shoten), especially ordinary integers. When we need to distinguish between algebraic integers and algebraic integers, we call ordinary integers rational numbers.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration diagram of a key generation processing unit, FIG. 2 shows an encryption processing unit, and FIG. 3 shows a decryption processing unit.
An embodiment of a configuration method of a public key cryptosystem used in the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
(Key generation process: Fig. 1)
The key generation processing unit includes a random number generator A (101), a homology determiner (102), a residue class determiner (103), a random number generator B (104), a discrete logarithm (105), and a random number generator C ( 106) and an adder A (107).
[0007]
l following (El order) algebraic K, integral ring O K of K, prime ideal p of O K ', coset body O K / p' one complete representative system R p of = GF (q) ', and n Make k public a rational integer.
(1) K, O K, p ', n, k, R p' is input to the random number generator A (101), a random number generator A (101),互素determiner (102) and coset determiner (103) using, from the ring of integers O K {p 1, p 2 , ···, p n} is the norm is disjoint in this any subset {p i1, p i2, ··· , P in } is [0008]
[Expression 20]
Figure 0003615133
[0009]
N integers {p 1 , p 2 ,..., P n } that satisfy the above are generated.
(2) using a random number generator B (104), generates a multiplicative group (O K / p) × = GF (q) generator g of ×.
(3) Next, n integers {p 1 , p 2 ,..., P n } generated by the residue classifier (103) and the generator g generated by the random number generator B (104) are input. and, using a discrete logarithm calculator to (105), a 1 which satisfies p i ≡g ai for each 1 ≦ i ≦ n (mod p '), a 2, ···, the a n Ask.
(3) Furthermore, the random number generator C (106) is used to generate an integer (random number) d from Z / (q-1) Z (an integer field modulo (q-1)).
(4) Finally, enter a discrete a 1, a 2 determined by the logarithm calculator (105), · · ·, a n and random number generator integer generated by C (106) (random number) d, the adder Using A (107), the public key b i = (a i + d) mod (q−1) is obtained and output for each 1 ≦ i ≦ n.
(About the residue classifier (102))
Two methods for realizing the remainder classifier (102) will be described.
[0010]
Using the random number generator A (101), if {p 1 , p 2 ,..., P n } are all selected as prime integers that are relatively prime, the norm of the prime ideal p ′ is set to N (p ′ ) = P f (where p is a rational prime number and f is a natural number), this arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } is expressed as follows.
[Expression 21]
Figure 0003615133
[0012]
Can be determined by whether or not
Next, if K is an imaginary quadratic field K = Q (√ (−D)) of discriminant −D, if the prime ideal p ′ is secondary, that is, f = 2, −D≡ 2, 3 (mod 4), n integers {p 1 , p 2 ,..., P n } whose norms are relatively prime, and this arbitrary subset {p i1 , p i2 ,. , P ik } is [0013]
[Expression 22]
Figure 0003615133
[0014]
Judgment is made based on whether or not
On the other hand, if -D≡1 (mod 4),
[0015]
[Expression 23]
Figure 0003615133
[0016]
It is determined whether or not However, in this case, the complete representative system is R p ′ = {x + yω | −p / 2 <x, y <−p / 2}. Here [1, omega] is the standard basis integer ring O K.
(Encryption processing: Fig. 2)
The encryption processing unit includes a plaintext converter (201) and an adder B (202).
Length (number of bits)
[0017]
[Expression 24]
Figure 0003615133
Let M be the plaintext of.
(1) A plain text M is input, and a bit string m = {m 1 , m 2 ,..., M n } having a length n and a Hamming weight k is input using the plaintext converter (201). Convert to
(2) plain transducer obtained in converted m and the key generation processing unit in (201) {b 1, b 2, ···, b n} enter a, using the adder B (202), encryption Sentence [0018]
[Expression 25]
Figure 0003615133
[0019]
Is generated and output.
(Decoding process: FIG. 3)
The decryption processing unit includes a multiplier / residue and subtracter (301), a power multiplier remainder (302), a factor determiner (303), and an intermediate decrypted text converter (304).
(1) The ciphertexts c, k, q, and the secret key d are input, and r = (c−kd) mod (q−1) is obtained using the multiplication / remainder and subtractor (301).
(2) Next, the secret keys g and p ′ and the multiplier / remainder and r generated by the subtractor (301) are input, and from the r, u = g r (mod p ').
(3) Furthermore, u generated by the modular exponentiation unit (302) and {p 1 , p 2 ,..., P n } generated by the residue classifier (103) are input, and a factor determiner (303 ), A bit string m = {m 1 , m 2 ,..., M n } having a length n and a Hamming weight k is set to m i = 1 if p i is a factor of u, and is not a factor. Then, it is obtained by setting m i = 0.
(4) Finally, using the intermediate decrypted text converter (304), m obtained by the factor determiner (303) is converted into plain text M and output.
[0020]
【The invention's effect】
The public key cryptosystem realized by the present invention uses an algorithm for solving a discrete logarithm problem on a residue class group of an integer ring using a prime ideal in a key generation process, and p, p 1 , p 2 ,. • By keeping pn , g, and d secret, it is possible to withstand an attack that directly obtains a secret key from a public key. In the encryption process and the decryption process, the length [0021]
[Equation 26]
Figure 0003615133
[0022]
By using the conversion between the plaintext of the integer of n and the bit string having the length n and the Hamming weight k, the density (density) that is an index of security of the knapsack encryption can be sufficiently increased. It is safe against a low-density attack that directly asks for ciphertext. For detailed discussions such as safety, refer to the literature (T. Okamoto, K. Tanaka, S. Uchiyama, “Quantum Public-Key Cryptossystems”, Proc. Of CRYPTO2000, Springer 2000).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a key generation processing unit of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an encryption processing unit of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a decoding processing unit of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Random number generator A
102 homology determiner 103 residue class determiner 104 random number generator B
105 Discrete logarithm 106 Random number generator C
107 Adder A
201 plaintext converter 202 adder B
301 Multiplier / Remainder and Subtractor 302 Depth Multiplier 303 Factor Determiner 304 Intermediate Decrypted Text Converter

Claims (6)

鍵生成処理部と暗号化処理部と復号処理部を備え、
鍵生成処理部は、
l次代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O /p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、その生成元g (mod p’)、有理整数n,kとしたとき、Oのn個の要素{p,p,・・・,p}で、それぞれのノルムN(p),・・・,N(p)が互いに素であり、そのk個の要素からなる任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}に対して
Figure 0003615133
となるものを生成し、p,p,・・・,pから、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすような有理整数a,a,・・・,a(1≦a<q−1)を生成し、Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からのランダムにdを取り、a,a,・・・,aから、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を生成して、
暗号化処理部は、
長さ
Figure 0003615133
の平文をMとしたとき、Mを、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)に変換し、mから暗号文
Figure 0003615133
を生成し、
復号処理部は、
暗号文cからr=(c−kd) mod(q−1)を生成し、rからu=g(mod p’)を計算し、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)を、p がuの因子ならばm=1とし、因子でないならば、m=0とすることにより生成し、mを平文Mに変換すること
を特徴とする代数体を用いた公開鍵暗号化復号方法。
A key generation processing unit, an encryption processing unit, and a decryption processing unit;
The key generation processing unit
l next generation number field K, an integer ring O K of K, prime ideal p of O K ', coset body O K / p' = GF ( q) one complete representative system R p ', its origin g (mod p '), rational integer n, when a k, n number of elements of O K {p 1, p 2 , ···, p n} , the respective norm n (p 1), ···, n For an arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } of (p n ) disjoint and consisting of the k elements.
Figure 0003615133
To produce what the, p 1, p 2, ··· , from p n, p i ≡g ai rational integers a 1 that satisfies (mod p ') for each 1 ≦ i ≦ n, a 2, ···, generates a n (1 ≦ a i < q-1), randomly d from Z / (q-1) Z (( integer body to q-1) modulo) And a public key b i = (a i + d) mod (q−1) is generated for each 1 ≦ i ≦ n from a 1 , a 2 ,.
The encryption processor
length
Figure 0003615133
When the plaintext was M, a M, a Hamming weight k with length n bit string m = convert (m 1, m 2, · · ·, m n), the ciphertext from m
Figure 0003615133
Produces
The decryption processor
R = (c−kd) mod (q−1) is generated from the ciphertext c, u = g r (mod p ′) is calculated from r , and the bit string m = (length n and Hamming weight k) m 1 , m 2 ,..., m n ) is generated by setting m i = 1 if p i is a factor of u, and by setting m i = 0 if p i is not a factor. A public key encryption / decryption method using an algebraic field, characterized by converting.
鍵生成処理部と暗号化処理部を備え、
鍵生成処理部は、
l次代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O /p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、その生成元g (mod p’)、有理整数n,kとしたとき、Oのn個の要素{p,p,・・・,p}で、それぞれのノルムN(p),・・・,N(p)が互いに素であり、そのk個の要素からなる任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}に対して
Figure 0003615133
となるものを生成し、p,p,・・・,pから、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすような有理整数a,a,・・・,a(1≦a<q−1)を生成し、Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からのランダムにdを取り、a,a,・・・,aから、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を生成して、
暗号化処理部は、
長さ
Figure 0003615133
の平文をMとしたとき、Mを、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)に変換し、mから暗号文
Figure 0003615133
を生成すること
を特徴とする代数体を用いた公開鍵暗号化方法。
A key generation processing unit and an encryption processing unit,
The key generation processing unit
l next generation number field K, an integer ring O K of K, prime ideal p of O K ', coset body O K / p' = GF ( q) one complete representative system R p ', its origin g (mod p '), rational integer n, when a k, n number of elements of O K {p 1, p 2 , ···, p n} , the respective norm n (p 1), ···, n For an arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } of (p n ) disjoint and consisting of the k elements.
Figure 0003615133
To produce what the, p 1, p 2, ··· , from p n, p i ≡g ai rational integers a 1 that satisfies (mod p ') for each 1 ≦ i ≦ n, a 2, ···, generates a n (1 ≦ a i < q-1), randomly d from Z / (q-1) Z (( integer body to q-1) modulo) And a public key b i = (a i + d) mod (q−1) is generated for each 1 ≦ i ≦ n from a 1 , a 2 ,.
The encryption processor
length
Figure 0003615133
When the plaintext was M, a M, a Hamming weight k with length n bit string m = convert (m 1, m 2, · · ·, m n), the ciphertext from m
Figure 0003615133
A public key encryption method using an algebraic field, characterized in that
鍵生成処理として、l次代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O /p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、その生成元g (mod p’)、有理整数n,kとしたとき、Oのn個の要素{p,p,・・・,p}で、それぞれのノルムN(p),・・・,N(p)が互いに素であり、そのk個の要素からなる任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}に対して
Figure 0003615133
となるものを生成し、p,p,・・・,pから、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすような有理整数a,a,・・・,a(1≦a<q−1)を生成し、Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からのランダムにdを取り、a,a,・・・,aから、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を生成して、
暗号化処理として、
長さ
Figure 0003615133
の平文をMとしたとき、Mを、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)に変換し、mから暗号文
Figure 0003615133
を生成する暗号化方法により生成された暗号文cを入力し、
復号処理部は、
暗号文cからr=(c−kd) mod(q−1)を生成し、rからu=g(mod p’)を計算し、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)を、p がuの因子ならばm=1とし、因子でないならば、m=0とすることにより生成し、mを平文Mに変換すること
を特徴とする代数体を用いた公開鍵復号方法。
As the key generation process, l next generation number field K, an integer ring O K of K, prime ideal of O K p ', coset body O K / p' = GF ( q) one complete representative system R p ', its a generator g (mod p '), rational integer n, when a k, n number of elements of O K {p 1, p 2 , ···, p n} , the respective norm n (p 1), .., N (p n ) are relatively prime, and for an arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } consisting of k elements.
Figure 0003615133
To produce what the, p 1, p 2, ··· , from p n, p i ≡g ai rational integers a 1 that satisfies (mod p ') for each 1 ≦ i ≦ n, a 2, ···, generates a n (1 ≦ a i < q-1), randomly d from Z / (q-1) Z (( integer body to q-1) modulo) And a public key b i = (a i + d) mod (q−1) is generated for each 1 ≦ i ≦ n from a 1 , a 2 ,.
As an encryption process,
length
Figure 0003615133
When the plaintext was M, a M, a Hamming weight k with length n bit string m = convert (m 1, m 2, · · ·, m n), the ciphertext from m
Figure 0003615133
The ciphertext c generated by the encryption method for generating
The decryption processor
R = (c−kd) mod (q−1) is generated from the ciphertext c, u = g r (mod p ′) is calculated from r , and the bit string m = (length n and Hamming weight k) m 1 , m 2 ,..., m n ) is generated by setting m i = 1 if p i is a factor of u, and by setting m i = 0 if p i is not a factor. A public key decryption method using an algebraic field, characterized by converting.
鍵生成処理として、
l次代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O /p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、その生成元g (mod p’)、有理整数n,kとしたとき、
のn個の要素{p,p,・・・,p}で、それぞれのノルムN(p),・・・,N(p)が互いに素であり、そのk個の要素からなる任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}に対して
Figure 0003615133
となるものを生成する剰余類判定器と、
,p,・・・,pから、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすような有理整数a,a,・・・,a(1≦a<q−1)を生成する離散対数器と、
Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からのランダムにdを取り、a,a,・・・,aから、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を生成する加算器Aと、
暗号化処理として、
長さ
Figure 0003615133
の平文をMとしたとき、Mを、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)に変換し、mから暗号文
Figure 0003615133
を生成する加算器Bと、
復号処理として、
暗号文cからr=(c−kd) mod(q−1)を生成し、rからu=g(mod p’)を計算し、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)を生成する巾乗剰余器と、
がuの因子ならばm=1とし、因子でないならば、m=0とすることにより生成する因子判定器と、
mを平文Mに変換する中間復号文変換器を備えたこと
を特徴とする代数体を用いた公開鍵暗号化復号システム。
As key generation processing,
l next generation number field K, an integer ring O K of K, prime ideal p of O K ', coset body O K / p' = GF ( q) one complete representative system R p ', its origin g (mod p ′) and rational integers n and k,
N elements of O K {p 1, p 2 , ···, p n} , the respective norm N (p 1), ···, N (p n) are relatively prime, that the k For an arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } consisting of elements of
Figure 0003615133
A residue classifier that generates
From p 1 , p 2 ,..., pn , rational integers a 1 , a 2 ,... satisfying p i ≡g ai (mod p ′) for each 1 ≦ i ≦ n. a discrete logarithm that generates a n (1 ≦ a i <q−1);
Z / (q-1) Z (an integer field modulo (q-1)) is taken at random, and from a 1 , a 2 ,..., An , each 1 ≦ i ≦ an adder A that generates a public key b i = (a i + d) mod (q−1) for n;
As an encryption process,
length
Figure 0003615133
When the plaintext was M, a M, a Hamming weight k with length n bit string m = convert (m 1, m 2, · · ·, m n), the ciphertext from m
Figure 0003615133
An adder B for generating
As a decryption process,
R = (c−kd) mod (q−1) is generated from the ciphertext c, u = g r (mod p ′) is calculated from r , and the bit string m = (length n and Hamming weight k) m 1 , m 2 ,..., m n ),
If p i is a factor of u, a factor discriminator is generated by setting m i = 1, and if p i is not a factor, m i = 0,
A public key encryption / decryption system using an algebraic field, comprising an intermediate decryption text converter for converting m into plaintext M.
鍵生成処理として、
l次代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O /p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、その生成元g (mod p’)、有理整数n,kとしたとき、
のn個の要素{p,p,・・・,p}で、それぞれのノルムN(p),・・・,N(p)が互いに素であり、そのk個の要素からなる任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}に対して
Figure 0003615133
となるものを生成する剰余類判定器と、
,p,・・・,pから、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすような有理整数a,a,・・・,a(1≦a<q−1)を生成する離散対数器と、
Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からのランダムにdを取り、a,a,・・・,aから、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を生成する加算器Aを備え、
暗号化処理として、
長さ
Figure 0003615133
の平文をMとしたとき、Mを、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)に変換し、mから暗号文
Figure 0003615133
を生成する加算器Bを備えたこと
を特徴とする代数体を用いた公開鍵暗号化装置。
As key generation processing,
l next generation number field K, an integer ring O K of K, prime ideal p of O K ', coset body O K / p' = GF ( q) one complete representative system R p ', its origin g (mod p ′) and rational integers n and k,
N elements of O K {p 1, p 2 , ···, p n} , the respective norm N (p 1), ···, N (p n) are relatively prime, that the k For an arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } consisting of elements of
Figure 0003615133
A residue classifier that generates
From p 1 , p 2 ,..., pn , rational integers a 1 , a 2 ,... satisfying p i ≡g ai (mod p ′) for each 1 ≦ i ≦ n. a discrete logarithm that generates a n (1 ≦ a i <q−1);
Z / (q-1) Z (an integer field modulo (q-1)) is taken at random, and from a 1 , a 2 ,..., An , each 1 ≦ i ≦ an adder A that generates a public key b i = (a i + d) mod (q−1) for n,
As an encryption process,
length
Figure 0003615133
When the plaintext was M, a M, a Hamming weight k with length n bit string m = convert (m 1, m 2, · · ·, m n), the ciphertext from m
Figure 0003615133
A public key encryption device using an algebraic field, characterized by comprising an adder B that generates
鍵生成処理として、
l次代数体K、Kの整数環O、Oの素イデアルp’、剰余類体O /p’=GF(q)の一つの完全代表系Rp’、その生成元g (mod p’)、有理整数n,kとしたとき、
のn個の要素{p,p,・・・,p}で、それぞれのノルムN(p),・・・,N(p)が互いに素であり、そのk個の要素からなる任意の部分集合{pi1,pi2,・・・,pik}に対して
Figure 0003615133
となるものを生成する剰余類判定器と、
,p,・・・,pから、各々の1≦i≦nに対してp≡gai(mod p’)を満たすような有理整数a,a,・・・,a(1≦a<q−1)を生成する離散対数器と、
Z/(q−1)Z((q−1)を法とする整数の体)からのランダムにdを取り、a,a,・・・,aから、各々の1≦i≦nに対して公開鍵b=(a+d) mod(q−1)を生成する加算器Aを備え、
暗号化処理として、
長さ
Figure 0003615133
の平文をMとしたとき、Mを、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)に変換し、mから暗号文
Figure 0003615133
を生成する加算器Bを備えた暗号化装置により生成された暗号文cを入力し、
復号処理として、
暗号文cからr=(c−kd) mod(q−1)を生成し、rからu=g(mod p’)を計算し、長さnでハミング重さkであるビット列m=(m,m,・・・,m)を生成する巾乗剰余器と、
がuの因子ならばm=1とし、因子でないならば、m=0とすることにより生成する因子判定器と、
mを平文Mに変換する中間復号文変換器を備えたこと
を特徴とする代数体を用いた公開鍵復号装置。
As key generation processing,
l next generation number field K, an integer ring O K of K, prime ideal p of O K ', coset body O K / p' = GF ( q) one complete representative system R p ', its origin g (mod p ′) and rational integers n and k,
N elements of O K {p 1, p 2 , ···, p n} , the respective norm N (p 1), ···, N (p n) are relatively prime, that the k For an arbitrary subset {p i1 , p i2 ,..., P ik } consisting of elements of
Figure 0003615133
A residue classifier that generates
From p 1 , p 2 ,..., pn , rational integers a 1 , a 2 ,... satisfying p i ≡g ai (mod p ′) for each 1 ≦ i ≦ n. a discrete logarithm that generates a n (1 ≦ a i <q−1);
Z / (q-1) Z (an integer field modulo (q-1)) is taken at random, and from a 1 , a 2 ,..., An , each 1 ≦ i ≦ an adder A that generates a public key b i = (a i + d) mod (q−1) for n,
As an encryption process,
length
Figure 0003615133
When the plaintext was M, a M, a Hamming weight k with length n bit string m = convert (m 1, m 2, · · ·, m n), the ciphertext from m
Figure 0003615133
The ciphertext c generated by the encryption device including the adder B that generates
As a decryption process,
R = (c−kd) mod (q−1) is generated from the ciphertext c, u = g r (mod p ′) is calculated from r , and the bit string m = (length n and Hamming weight k) m 1 , m 2 ,..., m n ),
If p i is a factor of u, a factor discriminator is generated by setting m i = 1, and if p i is not a factor, m i = 0,
A public key decryption device using an algebraic field, comprising an intermediate decryption text converter for converting m into plaintext M.
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US8744075B2 (en) 2009-12-16 2014-06-03 Sony Corporation Quantum public key encryption system
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