计算多项式环的反演

时间:2016-06-11 12:19:13

标签: java polynomial-math inverse ntruencrypt

我尝试理解NTRU-PKCS并希望在Java中实现一个简单的版本,因此我使用了一个自我实现的方法(扩展euclid)来计算环中多项式的逆。

我的算法大部分时间都有效,但是当我尝试NTRU-PKCS-Tutorial PKCS-Tutorial中的示例时,它失败了,我不知道原因。

示例是:

f:-x ^ 10 + 1x ^ 9 + 0x ^ 8 + 0x ^ 7 + 1x ^ 6 + 0x ^ 5-x ^ 4 + 0x ^ 3 + 1x ^ 2 + 1x ^ 1-x ^ 0 f ^ -1 mod 32:30x ^ 10 + 18x ^ 9 + 20x ^ 8 + 22x ^ 7 + 16x ^ 6 + 15x ^ 5 + 4x ^ 4 + 16x ^ 3 + 6x ^ 2 + 9x ^ 1 + 5x ^ 0 戒指:x ^ 11-1

我的代码是:

public PolynomialMod inverse(int N, int mod) {
    int loop = 0;
    PolynomialMod G = PolynomialMod.ZERO.clone();
    G.setNMod(N, mod);
    PolynomialMod newG = (PolynomialMod) PolynomialMod.ONE.clone();
    newG.setNMod(N, mod);
    int[] coeffR = { 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1 };

    PolynomialMod quotient = null;
    PolynomialMod newR = this.clone();
    PolynomialMod R = this.getRing(N, mod);
    R.setNMod(N, mod);
    newR.setNMod(N, mod);

    while (!newR.equalsZero()) {
        if (DEBUG && loop != 0)
            System.out.println("loop: " + loop);
        if (DEBUG && loop == 0)
            System.out.println("========Initial Values========");
        if (DEBUG)
            System.out.println("R   : " + R);
        if (DEBUG)
            System.out.println("newR: " + newR);
        if (DEBUG)
            System.out.println("Quotient: " + quotient);
        if (DEBUG)
            System.out.println("G   : " + G);
        if (DEBUG)
            System.out.println("newG: " + newG);
        if (DEBUG && loop == 0)
            System.out.println("========Initial Values========");
        if (DEBUG)
            System.out.println("\n");

        quotient = R.div(newR)[0];
        PolynomialMod help = R.clone();
        R = newR.clone();
        PolynomialMod times = quotient.times(newR);
        times.reduceBetweenZeroAndQ();
        newR = help.sub(times);
        newR.deleteLeadingZeros();
        newR.degree = newR.values.size() - 1;
        help = G.clone();
        G = newG.clone();
        PolynomialMod times2 = quotient.times(newG);
        times2.reduceBetweenZeroAndQ();
        newG = help.sub(times2);
        loop++;

    }
    if (R.getDegree() > 0)
        throw new ArithmeticException("irreducible or multiple");

    return G.div(R)[0];
}

输出如下:

========Initial Values========
R   : [ -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 ]
newR: [ -1, 1, 1, 0, -1, 0, 1, 0, 0, 1, -1 ]
Quotient: null
G   : [ 0 ]
newG: [ 1 ]
========Initial Values========


loop: 1
R   : [ -1, 1, 1, 0, -1, 0, 1, 0, 0, 1, -1 ]
newR: [ 30, 0, 2, 1, 31, 31, 1, 1, 0, 1 ]
Quotient: [ 31, 31 ]
G   : [ 1 ]
newG: [ 1, 1 ]


loop: 2
R   : [ 30, 0, 2, 1, 31, 31, 1, 1, 0, 1 ]
newR: [ 1, 31, 31, 1, 1, 0, 31, 0, 1 ]
Quotient: [ 1, 31 ]
G   : [ 1, 1 ]
newG: [ 0, 0, 1 ]


loop: 3
R   : [ 1, 31, 31, 1, 1, 0, 31, 0, 1 ]
newR: [ 30, 31, 3, 2, 30, 30, 1, 2 ]
Quotient: [ 0, 1 ]
G   : [ 0, 0, 1 ]
newG: [ 1, 1, 0, 31 ]

问题是:如果我现在计算R / newR,我必须找到2 mod 32的倒数,但由于32和2的最大公约数是2而不是1,所以没有反...

我是否实施了错误的算法?

1 个答案:

答案 0 :(得分:0)

问题解决了:它不是一个欧几里德环,所以我不得不计算逆模2,然后把它提升到mod 32 ......

how it works