“保密性依赖判定合数剩余类假设(DCRA):对合法生成的大模数 $n$,高效算法不能区分均匀 $n$ 次剩余 $r^n\bmod n^2$ 与均匀的 $\mathbb Z {n^2}^ $ 元…”
形式陈述
计算安全性必须相对一个完整定义的安全实验陈述。实验至少要固定:安全参数
固定这些数据后,密码方案具有计算安全性,通常指对每个概率多项式时间攻击者
都是关于
对充分大的
直觉
计算安全不要求密文在信息论上毫无泄漏,也不要求攻击成功概率严格为零;它要求任何可抽象为多项式时间算法的攻击者,都不能获得随安全尺度增长仍非可忽略的优势。攻击者代码可任意固定,但运行时间和查询数必须由参数的多项式界定。具体安全还关心数值损失:归约转换攻击优势和时间时,松散因子会直接影响所需密钥长度。
例子与边界
计算安全只要求多项式时间对手的优势可忽略,允许信息论上存在但计算上不可行的区分;完美保密要求密文与消息在分布上完全独立,不限制对手算力。后者更强,也通常付出密钥长度等结构代价。
“足够小”必须随参数判断
一次穷举
若攻击成功率仅比随机猜测高
“目前没人破解”不是形式证明;必须给出攻击游戏与量词。多项式时间模型也不涵盖侧信道、实现 bug 或量子攻击,除非相应地扩展攻击者能力和困难假设。
推论与应用
计算安全把统一的实验语言与“所有 PPT 对手的优势可忽略”这一量词结合起来,支持归约证明:若攻击方案可构造出破解底层假设的高效算法,则底层困难性推出方案安全。结论只覆盖实验允许的攻击能力,不能自动扩展到选择密文、侧信道或密钥泄漏模型。
可忽略函数 描述残余优势,不可区分性 是常见安全游戏形式,混合论证 用多步替换累积优势。单向函数、伪随机性、加密和签名都在这一框架下通过归约组织。
参考资料
- Jonathan Katz and Yehuda Lindell, Introduction to Modern Cryptography, 3rd ed., CRC Press, 2020,Chs. 3–4。
- Oded Goldreich, Foundations of Cryptography, Vol. 1, Cambridge University Press, 2001,Chs. 1–2。
- Dan Boneh and Victor Shoup, A Graduate Course in Applied Cryptography, version 0.5, 2020, §2.3.1(可忽略函数与渐近安全)。