Cryptography I Week1
Cource Overview
1.5x くらいで聞くのがよさそう
no eavesdropping
no tampering
cipher
暗号化するアルゴリズムは公になっているもののほうがいい
Cryptography is not something you should try to invent yourself
What is Cryptography?
Crypto core
secret key establishment
secure communication
Digital signatures
Anonymous communication
Anonymous digital cash
double spending を防ぐ仕組みが必要
Protocols
Elections
Private auctions
Privately outsourcing computation
Zero knowledge
Alice が $ N=p \times qを知っているとする
Bob は N を知っている
Alice は N の factors (pとq)を知っていることを、pとqを伝えることなく証明できる
Precisely specify threat model
Propose a construction
Prove that breaking construction under threat mode will solve an underlying hard problem
History of Cryptography
Symmetric Ciphers
Encryption algo: E
Decryption algp: D
Using the same key K
Historic Examples
Substitution cipher
Caesar Cipher
Shift by 3
3文字ずつずらす
What is the size of key space in the substitution cipher assuming 26 letters?
そもそも階乗の計算の仕方とか忘れた
階乗とは、1 からある数までの連続する整数の積のこと
$ 3! = 1 \times 2 \times 3 = 6
factorial
How to break a substitution cipher
頻繁に出てくるアルファベット
e, t, a
頻繁に出てくる文字の組み合わせ
he, an, in, th
Vigener cipher
Roter Machine
エニグマとか
key は substitution table
ただし、どんどん変わっていく
Data Encryption Standard
DES
key space が小さい
64 bit key
使用すべきでない
AES
Salsa20
Discrete Probability (Crash Course)
U: finite set
Universe
Probability distribution
Uniform distribution
同じ probability を全ての要素に assign
Point distribution at x0
Distribution vector
Events
subset of Universe
やばい、けっこうわからないぞ
example
最後の 2bit が11になるprobabilityは?
8bit: 00000000 - 11111111
$ 2^8 = 256
$ 2^6 = 64
00000011
The union bound
集合の確率?
Random Variables
The uniform random variable
note: 11 って 2進数だよ!
Randomized algorithms
<=> Deterministic algorithm
set of all possible outputs
Discrete Probability (Crash Course, Cont.)
Independence
XOR
bit-wise addition mod 2
Cryptography でたくさん出てくる
The birthday paradox
Information Theoretic Security and The One Time Pad
cipher の定義
K, M, C
K
polynomial time
E
often randamized
The One Time Pad
very fast
long key
暗号化したいメッセージと同じ長さのkeyが必要
現実的に使うのは難しい
Information Theoretic Security
Shannon 1949
Basic idea: cipher text should reveal no "info about plain text
OTP has perfect secrecy
OPT: no CT only atttak
Perfect secrecy => key の長さがメッセージの長さよりも長い必要がある
=> hard to use in practice