#lpn

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👥 作者: Divesh Aggarwal, Rishav Gupta, Hai Hoang Nguyen, Kel Zin Tan, Prashant Nalini Vasudevan

该论文研究了带噪奇偶学习(LPN)问题的困难性。LPN 是密码学中的基础假设,支持从对称密钥原语到公钥加密等多种构造。一个核心开放问题是:LPN 的平均情况困难性能否像 LWE 那样基于最坏情况复杂性假设。现有的最坏情况到平均情况归约(BLVW19, YZ21)依赖于线性码的统计平滑,这导致平均情况困难性仅限于噪声率高达 1/2 - 1/poly(n) 的参数,不足以用于公钥应用。本文探索了一种新方法:不要求生成矩阵的随机稀疏行组合在统计上接近均匀分布,而只要求它们在计算上不可区分。这产生了一个清晰的赢-赢结构:任何高效的 LPN 求解器都可以转化为两个高效算法 (S, D),使得对于任意适当维度的矩阵 A 在 F2 上,要么 S 解码由 A 生成的码从随机噪声中,要么 D 区分该码的对偶的随机噪声码字与均匀分布。通过用适当的参数实例化该归约,论文获得了逆多项式噪声率 n^{-α}(α<1 任意常数)下 LPN 的平均情况困难性,假设最坏情况下同时困难性:从随机噪声中解码一个码,以及区分其对偶的随机噪声码字与均匀分布。特别地,当 α=1/2 时,归约得到了 Alekhnovich 公钥加密构造所需参数区间的 LPN 困难性,这一区间以前无法通过最坏情况归约达到。

💡 推荐理由: 该工作为 LPN 问题的困难性提供了新的理论归约,可支持 Alekhnovich 公钥加密等先前无法基于最坏情况假设的构造,是密码学基础的重要进展。

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