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安全归约困惑之敌人的无限计算能力

2023-03-15 19:35 作者:郭福春  | 我要投稿

感谢way-key的困惑,得以有此篇文章的出现。我最近又要开始闲得蛋疼了,挺好的,终于可以下山左瞧瞧右看看,然后再决定回山上闭关修炼什么技能。最近学习安全归约的道友们又增加了好多,真是莫名其妙。整个人界到处可见一些魔气,戾气。

安全归约是密码学可证明安全的一种技术。 安全归约就是把敌人对方案的攻击,转换为对困难问题的解,从而说明敌人的攻击不存在。说起来很简单,细节实在是太多了。

  • 安全证明过程中,我们不用真实方案和敌人交互,而是模拟方案,否则拿不到有效的东西解决困难问题,因为真实方案所有的秘密我们都知道(key是我们选的),而模拟方案里的部分秘密我们是不知道的(比如key)

  • 安全归约分三大块, simulation, solution, 和analysis. 最后一部分的分析最难。因为我们要证明敌人的攻击是可以通过不可忽略的概率(不要跟我杠是advantage)转换为困难问题的解的。

在安全归约导论那本书里,我们作者说明了直接分析行不通,要通过放缩法。首先把敌人放大到恶意敌人。然后,又为了简单分析,把恶意敌人放大到计算能力无限的敌人。

问题来了: 

B站里的问题截图

如果没有在这个坑里摸爬滚打过,这个坑真的不好跳出来。

  1. 如果敌人可以攻破方案使得问题可以解,而问题是困难的,从而说明敌人不存在。 这句话还真没错,但要说仔细些: 如果现实世界的敌人可以这样干,那会和现实世界的困难问题矛盾,从而说明现实世界的敌人不存在。 这里加“现实世界”主要是为了和“无限计算能力敌人”区分,因为它不属于现实世界。

  2. 当我们把敌人放到包括计算能力无限敌人时,即使可以攻破方案,即使我们可以解决困难问题,这也不能说明矛盾,从而说明 敌人不存在。 计算能力无限的敌人是一定可以攻破方案的。我们用不存在的敌人去解决困难问题,当然可以有解。

  3. 安全归约中,我们不关心敌人能不能攻破方案(因为我们都假设敌人能攻破方案了),我们关心: 敌人攻破方案那一日,我们是否也能拿到问题的解?

  4. 再强调一遍,安全归约中,敌人是一定存在的。我们只关心问题的解能不能拿到。

  5. 现在,我们考虑恶意敌人,想方设法输出一个 让我们得不到解的攻击。

  6. 再进一步放缩,让这个敌人的计算能力达到无限。

  7. 如果这样的敌人都不能搞死我们,让我们的reduction 失败,我们就一定能得到困难问题的解。(我们=证明者)

最后,我是通过以下通俗例子和key老师完成交互的。

 

假设对方案的攻击,来自能力有限的敌人,攻击方式只能来自越国(凡人修仙传)

我们现在把敌人的能力放大无限,出招更多,那么攻击方式可以cover 整个地球

现在,我们从地球上选出最有威胁的攻击,证明即使是这个攻击,归约仍然成功

那么来自越国的攻击也是可以进行归约,解决困难问题的。

而困难问题是困难的,所以,来自越国的攻击不存在


那来自其它国家的攻击可能存在吗? 

可能!

但我们不管,因为计算能力有限的敌人一定来自越国!

而我们只关心计算能力有限的敌人。


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