الحوادث ليست عشوائية: من هي عائلات الوظائف العشوائية الزائفة (PRFs)

في عام 1984 ، قام Goldreich و Goldwasser و Micali بإضفاء الطابع الرسمي على مفهوم الوظائف العشوائية الزائفة واقترحوا تطبيق PRF على أساس المولد العشوائي الزائف المضاعف (PRG). منذ ذلك الحين ، أثبتت الوظائف العشوائية الزائفة أنها تجريد مهم للغاية وجد تطبيقات في مجالات مختلفة ، مثل مصادقة الرسائل وإثبات النظرية. سأشرح في هذا المقال:





  • ما هي وظائف عشوائية (RF)





  • ما هي وظائف شبه عشوائية (PRF)





  • من هي عائلاتك هذه؟





  • PRF مقابل. PRG





  • ما علاقة شفرات الكتلة بها؟





العشوائية

بالفعل من الاسم يتضح أن الوظيفة شبه العشوائية هي شيء "يشبه" وظيفة عشوائية. حسنًا ، ما هي وظيفة عشوائية في حالتنا؟ بادئ ذي بدء ، سنقصر نطاق اعتبارنا على الدوال التي تعرض سلسلة من الأصفار والآحاد بطول نسلسلة من الأصفار والآحاد بنفس الطول ن، أي





\ underbrace {1110 ... 0010} _ {n} \ rightarrow \ underbrace {0100 ... 0011} _ {n} \ Leftrightarrow \ {0،1 \} ^ n \ rightarrow \ {0،1 \} ^ n

يمكن حذف هذا ، بشكل عام ، ويمكننا التفكير في تعيينات سلاسل بطول واحد إلى سلاسل بطول آخر ، ولكن في هذه الحالة يتعين على المرء الانتباه إلى الاختلافات في الأبعاد. بعد ذلك ، نقدم مجموعة من جميع الوظائف التي تؤدي التعيين \ {0،1 \} ^ n \ rightarrow \ {0،1 \} ^ nوالإشارة إليها \ text {Func} _n.





ضع في اعتبارك العناصر الأساسية لهذه المجموعة. من الواضح | {\ text {Func} _n} |  = 2 ^ {n2 ^ n}.





-
\ نص {إجمالي طول السلاسل المميزة} n \ مسافة - \ مسافة 2 ^ n. \ text {To store} 2 ^ n \ text {الأسطر التي تحتاجها} n2 ^ n \ text {bits.}\ text {هذه} n2 ^ {n} \ text {بتات وسوف تعين التعيين المطلوب} 2 ^ n \ text {lines.}\ text {وسيكون هناك إجمالي مثل هذه التعيينات} 2 ^ {n2 ^ n}.





. – \ text {Func} _n. , 2 ^ ن - 2 ^ ن. ,





الفوسفور (و (س) = y_0) = 2 ^ {- ن}

F\ text {Func} _n, y_0 – .





, – - , . , .





, :





P (f (x) \ in \ {\ forall y: first \ space bit = 1 \}) = \ frac {1} {2}

, :





P (f (x) \ in \ {\ forall y: last \ space bit = 1 \}) = \ frac {1} {2}

ن :





P (f (x) \ in \ {\ forall y: number \ space zeros = number \ space one \}) = \ frac {1} {2 ^ n} \ start {pmatrix} n \\ n / 2 \ end {pmatrix}

\ تبدأ {pmatrix} n \\ n / 2 \ النهاية {pmatrix}ن ن / 2 ( ن / 2 ن ).





. , , 20 . :





الفوسفور (A_i (f (x)) = 1)

, , \ varepsilon:





| الفوسفور (A_i (f (x)) = 1) -P (A_i (F (x)) = 1) |  <\ varepsilon

و (خ) – , و (س) – , .





. -, , , ? , . .





F(ر ، \ varepsilon)-, أ , ر





| الفوسفور (A (f (x)) = 1) -P (A (F (x)) = 1) |  <\ varepsilon

, , , , . , , , F_k :





F_k (x) = F (ك ، س), , \ {0،1 \} ^ م \ مرة \ {0،1 \} ^ n \ rightarrow \ {0،1 \} ^ l, F_k . ك .





م = ل = ن.





, ك .





\ {0،1 \} ^ n \ rightarrow \ {0،1 \} ^ n \ text {Func} _n. , F_k \ text {Func} _n.





, , , :





F_k , ك د F_k f \ in \ text {Func} _n.





, , . , - . , . , . , - x_0 y_0, , , x_0, y_1 \ neq y_0. , , - , . , . . , , F_k, , ك ( ).





PRF vs. PRG

PRG – . , . , PRG – PRF, PRF – PRG. , PRG, . , PRG (), ن (seed) م> ن. , PRG , PRF , . .





ز (ك) = F_k (0 ... 0) | F_k (0 ... 1)

| – , PRG PRF. , . , PRF , PRG.





PRF F_k , . , , F_k ك. ف ^ {- 1} (ص) .





, . , : , ن, F_k, ك , , () .





, , AES.





. , .





P.S. . , . , c:





P.P.S. – .





كيفية بناء وظائف عشوائية - tyk





وظائف شبه عشوائية: ثلاثة عقود لاحقة - tyk





مقدمة في علم التشفير الحديث - tyk





وظائف شبه عشوائية وكتلة الأصفار - tyk












All Articles