명확하게하기 위해, 귀하의 질문을 p = q = 2 의 특정 경우 대신 특성 (기본 필드 F q 사용 ) 이상으로 일반화합니다 . p 와 q 를 고정 상수로 사용 하겠습니다 . 이 매개 변수에 대한 정확한 의존성이 무엇인지 알아 내기 위해 독자에게 맡길 것입니다. 여기서 최종 결과는 문제가 특성 p의 유한 필드에 대한 이산 로그 문제와 거의 동일하다는 것 입니다.p>0Fqp=q=2pqp
보다 구체적인 될하려면 수 있도록 일반 이산 로그 문제 의 확장을 통해 , 확장 필드 주어 F 의 F의 Q 및 , b를 ∈ F , 찾을 수 있는 정수 t 그래서 A는 = ㄱ t , 또는 보고서가 하나도 존재하지 않음 . 송출 강한 의 확장을 통해 이산 로그 문제 F의 q는 , 주어 F , , B 정수의 발견, 이전과를 Z , m 있도록
을FqFFqa,b∈Fta=btFqF,a,bz,m 정수 대 t IFF, 또는 어떠한보고존재하지 않는다. 다음과 같은 감소가 존재합니다.a=btttt=z(modm)t
따라서 누군가가 경도의 증거 또는 가까운 미래에 문제가 에 있다는 증거를 게시 할 가능성은 거의 없습니다
.PNPP
비고 : 의 확장을 통해 강한 이산 로그 문제
(하지만 여전히 일반 이산 로그 문제보다는 겉으로는 강한) 다음과 같은 표면 상 약한 형태 튜링은-감소시킬 수있다 : 확장 필드 감안할 때 의를 및 는 음수가 아닌 최소 정수 를 찾아 합니다. 순서 것으로이 사실은 다음과 하나의 플러스 작은 음수 인 되도록 .F F q a,b∈ F ta= b t bt b − 1 = b tFqFFqa,b∈Fta=btbtb−1=bt
첫 번째 축소 : 매핑의
확장에 대한 일반적인 이산 로그 문제 는이 문제로 줄어든다 는 주장입니다 . 이것에 승산 사실 다음 우리가 볼 때 선형 변환이다 이 AS 이상의 차원 벡터 공간 . 따라서, 폼의 문제 위에
된다 위에 , 는 차원 벡터이고 는F q n F q n n F q a= b t F q n → a = B t → e F q → a , → e nBn×n F q → a aBb → e 1∈ F q n p=q=2nFqFqnFqnnFqa=btFqna⃗ =Bte⃗ Fqa⃗ ,e⃗ nBn×n 모든 행렬 . 벡터 에서 쉽게 계산 될 수 , 에서 및
단지 표현 효율적 적어 될 수 . 이것은 ( 물론 증가하는 경우)에도 불구하고 일반적인 이산 로그 문제의 어려운 사례 인 것처럼 보입니다 . 특히 사람들은 여전히 얼마나 멀리 계산할 수 있는지 경쟁하고 있습니다.Fqa⃗ aBbe⃗ 1∈Fqnp=q=2n
두 번째 축소 :
문제는 확장에 대한 강력한 불연속 로그 문제로 문제가 줄어든다는 것입니다 . 이 축소에는 몇 가지가 있으므로 길이를 용서하십시오. 입력 값 을 전체 에서 차원 벡터 및 행렬 하자 . 목표는 되도록 를 찾는 것입니다 . nx,yn×nA F q ty= A t xFqnx,yn×nAFqty=Atx
기본적인 아이디어는 를 요르단 표준 형식 (JCF)으로 작성하는 것인데, 여기서 테스트를 간단한 대수로 강한 이산 로그 문제로 줄일 수 있습니다 .y = A t xAy=Atx
행렬의 유사성 하에서 표준 양식을 사용하는 한 가지 이유는 이면 입니다. 따라서 를 변환 할 수 있습니다 . 여기서 는 임의의 보다 훨씬 좋은 형식 입니다. JCF는 특히 간단한 형식으로 나머지 알고리즘을 사용할 수 있습니다. 이제부터 가 이미 JCF에 있다고 가정 하지만 및 확장 필드 항목을 가질 수 있습니다
.A t = P − 1 J t P y = A t x ( P y ) = J t ( P x ) J A A x , y , A F qA=P−1JPAt=P−1JtPy=Atx(Py)=Jt(Px)JAAx,y,AFq
비고 : JCF와의 협력에서 발생하는 미묘한 부분이 있습니다. 구체적으로, 우리는 한 번에 확장 내에서 필드 작업을 수행 할 수 있고 JCF를 효율적으로 계산할 수 있다고 가정합니다.
사전은 JCF 사용한 작업 지수 정도의 확장 필드 (특성 다항식의 분 해체)에서 작업이 필요할 수 있기 때문에,이 비현실적이다. 그러나 약간의주의를 기울이고 유한 필드를 연구하고 있다는 사실을 사용하여 이러한 문제를 피할 수 있습니다. 특히, 우리는 각 Jordan 블록과 보다 최대 도의 필드 를 연관시킬 것입니다.F ' N F의 Q , X, Y F ' F ' F 'FqF′nFq
그래서 모든 조던 블록의 항목 및 해당 요소 ,
내의 모든 라이브 . 필드 는 블록마다 다를 수 있지만,이``혼합 표현' '을 사용하면 JCF를 효율적으로 설명 할 수 있으며 더욱 효율적으로 찾을 수 있습니다. 이 섹션의 나머지 부분에서 설명하는 알고리즘은 한 번에 하나의 블록으로 만 작동하면되므로 관련 필드 내에서 필드 작업을 수행 하는 한 알고리즘이 효율적입니다.
【끝말】xyF′F′F′
JCF를 사용하면 다음 형식의 방정식이 제공되며 각 방정식은 Jordan 블록에 해당합니다.
⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢y1y2y3⋮yk−1yk⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢λ1λ1λ1⋱λ1λ⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥t⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢x1x2x3⋮xk−1xk⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥
알고리즘은 각 블록을 개별적으로 처리합니다. 일반적으로 각 블록에 대해 강력한 이산 로그 오라클에 대한 쿼리가 있으며 오라클은 모듈 식 조건 을 알려줍니다 . 또한
를 유지 하도록
세트를 가져옵니다. . 모든 블록을 처리 한 후, 우리의 선택이 있는지 확인해야합니다 그 모든 조건을 만족 접속사.
방정식 및 되도록 모든 세트 에 공통 요소 가 있는지 확인하면됩니다.S ⊆ { 0 , 1 , ⋯ , p - 1 } ⋁ s ∈ S [ t = st=z(modm)S⊆{0,1,⋯,p−1} t s S t = s⋁s∈S[t=s(modp)]tsSt = z jt=s(modp)jt=zj(modmj) 가 블록에 걸쳐있는 경우 모두 동시에 만족된다 .j
절차 전반에 걸쳐 발생하는 특별한 경우도 있습니다. 이 경우, 우리는 형태의 조건을 얻을 것이다 의 일부 값 , 또는 양식의 일부 특정 정수 특정 블록에서, 또는 우리는 심지어 어떤 사실을 발견 존재하지 않는 수 . 이것들은 문제없이 일반적인 경우의 논리에 통합 될 수 있습니다.ℓ t = s s tt>ℓℓt=sst
이제 각 Jordan 블록을 처리하기위한 하위 절차를 설명합니다. 이러한 블록을 수정하십시오.
블록의 마지막 좌표에만 집중하십시오. 조건 에는 합니다. 즉, 의 일부 필드 확장에서 불연속 로그 문제의 인스턴스입니다 . 그런 다음 오라클을 사용하여 해결하여 솔루션이 없거나 모듈화 조건을 제공합니다 . "해결책 없음"이 반환되면 해당 내용을 반환합니다. 그렇지 않으면, 우리는 조건 을 이는 .y k = λ t x k F q t t = zy=Atxyk=λtxkFqty k = λ t x kt=z(modm)yk=λtxk
다른 좌표를 처리하기 위해 다음 공식으로 시작합니다 (예 : here 참조 ).
xk=0yk=λtxkyk=0k-1xy(k-1)×(k-1)xk≠0
⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢λ1λ1λ1⋱λ1λ⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥t=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢λt(t1)λt−1λt(t2)λt−2(t1)λt−1⋱⋯⋯⋱⋱⋯⋯⋮⋱λt(tk−1)λt−k+1(tk−2)λt−k+2⋮⋮(t1)λt−1λt⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥
\ ddots & \ ddots & \ vdots \\ & & & & \ lambda ^ t & \ binom {t} {1} \ lambda ^ {t-1} \\ & & & & & \ lambda ^ t \ end {bmatrix }
먼저, 다음과 같은 경우를 처리하겠습니다.
xk=0 입니다. 를 의미하는 모듈성 조건이 이미 있으므로 이라고 가정 할 수 있습니다. 그러나 우리는 와 의 첫 번째 항목 과 Jordan 블록의 왼쪽 상단 하위 행렬에 집중하는 것으로 줄일 수 있습니다 . 이제부터는 이라고 가정하십시오 .
yk=λtxkyk=0k−1xy(k−1)×(k−1)xk≠0
둘째, 경우를 처리합니다 . 이 경우, Jordan 블록의 거듭 제곱은 특수한 형태를 가지며, 대해 또는 다른 조건없이 강제합니다 . 나는 사건을 다루지 않을 것이지만, 각각이 효율적으로 점검 될 수 있다고 말하면 충분하다. (또는 를 뒤집을 수없는 경우로 줄일 수도 있습니다 . 질문에 대한 내 의견을 참조하십시오.)t = z z ≤ k t > k Aλ=0t=zz≤kt>kA
마지막으로 일반적인 경우에 도달합니다. 우리는 이미 를 의미하는 모듈화 조건을 가지고 있으므로 조건을 유지한다고 가정하고 을 의 독립형으로 사용 합니다. 보다 일반적으로 를 사용하여 를 나타낼 수 있습니다. 따라서 우리는 다음 시스템이 선택할 수 있는지 확인해야합니다 .
y k x − 1 k λ t y k x − 1 k λ − z λ t − z t [ y 1 y 2 y 3 ⋮ y k − 1 y k ] = [ y k x − 한 K ( tyk=λtxkykx−1kλtykx−1kλ−zλt−ztt
⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢y1y2y3⋮yk−1yk⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢ykx−1k(t1)ykx−1kλ−1ykx−1k(t2)ykx−1kλ−2(t1)ykx−1kλ−1⋱⋯⋯⋱⋱⋯⋯⋮⋱ykx−1k(tk−1)ykx−1kλ−(k−1)(tk−2)ykx−1kλ−(k−2)⋮⋮(t1)ykx−1kλ−1ykx−1k⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢x1x2x3⋮xk−1xk⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥
y_kx_k ^ {-1} \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \\ \ vdots \\ x_ {k-1} \\ x_ {k} \\ \ end {bmatrix} 관찰 방정식 보유 여부는 에만 의존합니다 . 대한 의존 은 다항식 일 뿐이
므로
t(modp)tt 는 정수 여야하며, 위의 방정식은 특성 의 필드 위에 있습니다. 따라서 우리는 각 값을 개별적으로 시도 할 수 있습니다 . 우리가 리턴 할 세트 는 시스템이 만족되는 의 선택 일 뿐이다 .
pt∈{0,1,…,p−1}St
따라서 일부 특수한 경우를 제외하고 블록 별 서브 프로시 모듈 식 조건 및 세트 하여 중 하나가 일부 . 이 조건은 이 특정 Jordan 블록 내에서 와 같습니다 . 그래서 우리는 서브 프로 시저에서 이것을 반환합니다. 특별한 경우에는 가 존재할 수 없다고 결론을 내릴 수 있으며 (이 경우 서브 프로 시저가 즉시 그 표시를 리턴 함) 또는 모듈화 조건 과 정수에 대한 와 같은 특수 조건이 있습니다. 또는 정수 경우t=a(modm)St=s(modp)s∈Sy=Atxtt=a(modm)t=sst>ℓℓ . 어쨌든 관련된 조건은 이 Jordan 블록 내의 와 모두 같습니다 . 따라서 위에서 언급 한 것처럼 하위 프로시 저는 이러한 조건을 반환합니다.y=Atx
이것으로 블록 별 서브 프로 시저와 알고리즘 전체의 스펙을 마칩니다. 정확성과 효율성은 앞의 논의에서 따릅니다.
두 번째 축소에서 JCF를 사용
하는 경우의 미묘함 : 두 번째 축소에서 언급했듯이 JCF와의 작업에서 발생하는 일부 미묘함이 있습니다. 이러한 문제를 완화하기위한 몇 가지 관찰 사항이 있습니다.
유한 필드의 확장은 정상 입니다. 경우에 것을이 수단 하는 기약 다항식을 통해 , 다음의 확장 의 루트 포함
포함 모두 의 뿌리 . 환언하면, 기약 다항식의 분 해체
정도 도만을 갖는다 위에 .PFqFqPPPddFq
PRCF ( 기본 합리적 정식 양식) 라고하는 요르단 정식 양식의 일반화가 있으므로 필드 확장을 기록 할 필요가 없습니다. 특히 가 항목이있는 행렬 인 경우 일부 행렬 에 대해 항목이있는 를 쓸 수 있습니다 . 여기서 PRCF에 있습니다. 또한, 우리는 항목 척하면 필드에 살고
확장 모든 고유 값이 포함 된 한 후,AFqA=P−1QPP,QFqQAF′FqAQ실제로 JCF에 있습니다. 따라서 의 JCF 계산을 PRCF 계산의 특별한 경우로 볼 수 있습니다 .A
PRCF 형식을 사용하여 의 JCF를 과 같이 계산할 수 있습니다.A
의 PRCF 계산 이상AFq
확장 필드 에서 의 PRCF에서 각 블록 의 PRCF (위키피디아 기사의 표기법을 차용) 계산 , 여기서 는 모든 고유 값을 포함하도록 선택됩니다.CAF′F′C
이 인수 분해의 주요 장점은 블록 의 특성 다항식을 모두 돌이킬 수 없으므로 첫 번째 관측으로 를 선택 하여 의 크기 (최대 를 가질 수 있습니다. )를 통해 . 단점은 이제 JCF의 각 블록을 나타 내기 위해 다른 확장 필드를 사용해야하므로 표현이 비정형적이고 복잡하다는 것입니다.CF′CnFq
따라서, PRCF를 효율적으로 계산할 수있는 능력이 주어지면, 우리는 JCF의 적절한 인코딩을 효율적으로 계산할 수 있으며,이 인코딩은 JCF의 특정 블록에 대한 작업 이 이상 최대 도의 확장 필드 내에서 수행 될 수 있도록한다 .nFn
PRCF를 효율적으로 계산하기 위해, 논문 " A Rational Canonical Form Algorithm "(KR Matthews, Math. Bohemica 117 (1992) 315-324)은 의 특성 다항식의 인수 분해 가 알려진 경우 PRCF를 계산하는 효율적인 알고리즘을 제공합니다. . 고정 특성 (예 : 우리와 같이)의 경우, 유한 필드에 대한 일 변량 다항식을 인수 분해하면 결정 론적 다항식 시간에 수행 할 수 있습니다 (예 : " 유한 필드에 대한 다항식에 대한 새로운 인수 분해 알고리즘에 대해 "(H. Niederreitter and R. Gottfert, Math. PR64는 효율적으로 계산 될 수있다.A