一些密码学数学基础

本文深入探讨了密码学中数学的基础,包括数论的二次同余和平方剩余,以及抽象代数的群、环、域等概念。通过勒让德符号、二次互反律和原根等理论,阐述了这些数学原理在密码学中的应用。同时,介绍了循环群、陪集与商群、整环和理想等群论与环论的核心概念。

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主要是一些数论和近世代数的内容,实在是太抽象了,这里把一些课本上的定理,还有网络的参考资料记录下,方便自己以后回顾~
课本《编码理论基础》 陈鲁生和《信息安全数学基础》陈恭亮

数论

四、二次同余和平方剩余

二次同余式的一般形式:
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二次剩余

定义
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讨论模为素数 p p p的二次同余式: x 2 ≡ a ( m o d   p ) , ( a , p ) = 1 x^{2}\equiv a(mod \ p),(a,p)=1 x2a(mod p),a,p=1 (1):
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平方剩余的推论:
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定义勒让德符号来判断整数a是否是模奇数p的二次剩余:
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欧拉判别法则: 在这里插入图片描述
关于勒让德符号的一些性质:
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这些性质一般用于计算勒让德符号 下面同样是一些计算勒让德符号的性质和定理;
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二次互反律
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注意p,q是互素的奇素数,如果不是可以用上面的性质进行拆分
将勒让德符号中定义的模p拓展到一般情况 模 m 就可以用雅可比符号进行判定。
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雅可比符号的一些性质:
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用于计算的重要引理定理:
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五、原根与指标

讨论关于 a n ≡ 1 ( m o d m ) a^n\equiv 1 (mod m) an1(modm) 的问题
定义 o r d m ( a ): ord_m(a): ordma):
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阶是满足 4.1 的最小正整数 ,只有当阶是 φ ( m ) \varphi(m) φ(m)时候 才能称a 是模 m m m的原根
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即n一定要是 o r d m ( a ) ord_m(a) ordma的倍数 才能使得式子成立。

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因为欧拉定理, a φ ( m ) ≡ 1 ( m o d m ) a^{\varphi(m)}\equiv 1(mod m) a

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