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Gitterbasenreduktion für beliebige Normen
(1994)
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Michael Kaib
- Wir verallgemeinern die Reduktionstheorie von Gitterbasen für beliebige Normen. Dabei zeigen wir neue Eigenschaften reduzierter Basen für die verallgemeinerten Reduktionsbegriffe. Wir verallgemeinern den Gauß-Algorithmus zur Reduktion zweidimensionaler Gitterbasen für alle Normen und erhalten eine universelle scharfe obere Schranke für die Zahl seiner Iterationen. Wir entwickeln für spezielle lp-Normen eine Variante des Gauß-Algorithmus mit niedriger Bit-Komplexität. Hierzu wird Schönhages schneller Reduktionsalgorithmus für quadratische Formen auf die Reduktion von Gitterbasen im klassischen zentrierten Fall übertragen.
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Verbesserte Gitterbasenreduktion; getestet am Chor-Rivest Kryptosystem und an allgemeinen Rucksack-Problemen
(1994)
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Horst Helmut Hörner
- Gitter sind diskrete additive Untergruppen des Rn. Praktische Bedeutung erlangte die Gittertheorie durch effziente Algorithmen zur Gitterbasenreduktion, mit deren Hilfe Optimierungsprobleme gelöst werden können. Der erste dieser Algorithmen wurde von Lenstra, Lenstra und Lovasz entwickelt. Schnorr und Euchner entwickelten effizientere Algorithmen. Sie untersuchten die Güte der Reduktion anhand von Rucksack-Problemen. Bei einem Rucksack-Problem der Dimension n müssen aus einer gegebenen Menge von n Gewichten diejenigen bestimmt werden, die zusammen einen gegeben Rucksack genau ausfüllen. Die Algorithmen von Schnorr und Euchner lösen fast alle Rucksack-Probleme der Dimensionen 42 bis 66. Meine neuen verbesserten Algorithmen lösen einen noch größeren Anteil der Rucksack-Probleme in kürzerer Rechenzeit. Gleichzeitig sind sie in Dimensionen 103 bis 151. Coster, Joux, LaMacchia. Odlyzko, Schnorr und Stern geben eine untere Schranke für die Größe der Gewichte von Rucksack-Problemen an, die fast immer gelöst werden können. Die Gewichte werden zufällig aus einem Intervall natüurlicher Zahlen gewählt. Dieses Ergebnis erweitere ich auf k-fache Rucksack-Probleme. Weiterhin kann für für die Wahl jedes Gewichtes eine beliebige Menge ganzer Zahlen festgelegt werden. Ebenso sind Mengen mit nur einem Element zulässig.
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Vertex-Operatoren, Darstellungen der Virasoro-Algebra und konforme Quantenfeldtheorie
(1994)
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Wolfram Boenkost
- In dieser Arbeit werden die mathematischen Grundlagen zur Konstruktion der primären Felder der minimalen Modelle der konformen Quantenfeldtheorie beschrieben. Wir untersuchen Verma und Fock-Moduln der Virasoro-Algebra und klassifizieren diese Moduln bezüglich der Struktur der (ko-) singulären Vektoren. Wir definieren die Vertex-Operatoren zwischen gewissen Fock-Moduln (die eine kanonische Hilbertraumstruktur besitzen) und beweisen verschiedene Eigenschaften dieser Operatoren: Unter bestimmten Voraussetzungen sind Vertex-Operatoren dicht definierte, nicht abschließbare Operatoren zwischen den Fock-Moduln. Radialgeordnete Produkte von Vertex-Operatoren existieren auf einem dichten Teilraum. Wir beweisen Kommutatorrelationen zwischen Vertex-Operatoren und den Generatoren der Virasoro-Algebra. Dann definieren wir die integrierten Vertex-Operatoren und zeigen, daß diese Operatoren im wesentlichen wieder die Eigenschaften der nichtintegrierten Vertex-Operatoren haben. Gewisse integrierte Vertex-Operatoren können mit konformen Felder identifiziert werden. Ein unter den Vertex-Operatoren invarianter Unterraum der Fock-Moduln kann mit dem physikalischen Zustandsraum identifiziert werden.
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A fast variant of the Gaussian reduction algorithm
(1994)
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Michael Kaib
- We propose a fast variant of the Gaussian algorithm for the reduction of two dimensional lattices for the l1-, l2- and l-infinite- norm. The algorithm runs in at most O(nM(B) logB) bit operations for the l-infinite- norm and in O(n log n M(B) logB) bit operations for the l1 and l2 norm on input vectors a, b 2 ZZn with norm at most 2B where M(B) is a time bound for B-bit integer multiplication. This generalizes Schönhages monotone Algorithm [Sch91] to the centered case and to various norms.
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Block reduction for arbitrary norms
(1994)
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Michael Kaib
Harald Ritter
- We generalize the concept of block reduction for lattice bases from l2-norm to arbitrary norms. This extends the results of Schnorr. We give algorithms for block reduction and apply the resulting enumeration concept to solve subset sum problems. The deterministic algorithm solves all subset sum problems. For up to 66 weights it needs in average less then two hours on a HP 715/50 under HP-UX 9.05.
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Further Attacks on the Birational Permutation Signature Schemes
(1994)
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Thorsten Theobald
- At Crypto 93, Shamir [3] proposed two signature schemes based on birational permutations. Coppersmith, Stern and Vaudenay [2] presented the first attacks on both cryptosystems. These attacks do not recover the secret key. For one of the variants proposed by Shamir we show how to recover the secret key.
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Parallel FFT Hashing
(1994)
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Claus Peter Schnorr
Serge Vaudenay
- We propose two families of scalable hash functions for collision resistant hashing that are highly parallel and based on the generalized fast Fourier transform (FFT). FFT hashing is based on multipermutations. This is a basic cryptographic primitive for perfect generation of di®usion and confusion which generalizes the boxes of the classic FFT. The slower FFT hash functions iterate a compression function. For the faster FFT hash functions all rounds are alike with the same number of message words entering each round.
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Black Box Cryptanalysis of Hash Networks based on Multipermutations
(1994)
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Claus Peter Schnorr
Serge Vaudenay
- Black box cryptanalysis applies to hash algorithms consisting of many small boxes, connected by a known graph structure, so that the boxes can be evaluated forward and backwards by given oracles. We study attacks that work for any choice of the black boxes, i.e. we scrutinize the given graph structure. For example we analyze the graph of the fast Fourier transform (FFT). We present optimal black box inversions of FFT-compression functions and black box constructions of collisions. This determines the minimal depth of FFT-compression networks for collision-resistant hashing. We propose the concept of multipermutation, which is a pair of orthogonal latin squares, as a new cryptographic primitive that generalizes the boxes of the FFT. Our examples of multipermutations are based on the operations circular rotation, bitwise xor, addition and multiplication.
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A Stable Integer Relation Algorithm
(1994)
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Claus Peter Schnorr
Carsten Rössner
- We study the following problem: given x element Rn either find a short integer relation m element Zn, so that =0 holds for the inner product <.,.>, or prove that no short integer relation exists for x. Hastad, Just Lagarias and Schnorr (1989) give a polynomial time algorithm for the problem. We present a stable variation of the HJLS--algorithm that preserves lower bounds on lambda(x) for infinitesimal changes of x. Given x \in {\RR}^n and \alpha \in \NN this algorithm finds a nearby point x' and a short integer relation m for x'. The nearby point x' is 'good' in the sense that no very short relation exists for points \bar{x} within half the x'--distance from x. On the other hand if x'=x then m is, up to a factor 2^{n/2}, a shortest integer relation for \mbox{x.} Our algorithm uses, for arbitrary real input x, at most \mbox{O(n^4(n+\log \alpha))} many arithmetical operations on real numbers. If x is rational the algorithm operates on integers having at most \mbox{O(n^5+n^3 (\log \alpha)^2 + \log (\|q x\|^2))} many bits where q is the common denominator for x.
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The Generalized Gauss Reduction Algorithm
(1994)
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Michael Kaib
Claus Peter Schnorr
- We generalize the Gauss algorithm for the reduction of two dimensional lattices from the l2-norm to arbitrary norms and extend Vallee's analysis [J. Algorithms 12 (1991), 556-572] to the generalized algorithm.
