Gröbner-baser og signaturskjemaet Unbalanced Oil and Vinegar

Abstract

Vi har i denne masteroppgaven sett nærmere på Gröbner-baser og signaturskjemaet Unbalanced Oil and Vinegar. Vi har sett nærmere på Gröbner-basenes definisjoner og sett hvordan Gröbner-baser kan genereres ved Buchbergers algoritme. Videre har vi sett hvordan Gröbner-baser hjelper for å gi resten i divisjonsalgoritmen i den multivariable polynomringen unikhet og indirekte dermed løse idealmedlemskapsproblemet. Videre undersøkte vi mulighetene for å bruke Gröbner-baser til å lage et offentlig nøkkel-kryptosystem. Foreløpig er det ingen som har greid å lage et slikt kryptosystem som har stått imot visse angrep. Den neste delen av oppgaven tok for seg signaturskjemaet Unbalanced Oil and Vinegar. Vi har presentert teorien bak UOV og sett nærmere på et enkelt eksempel. I tillegg har vi undersøkt tre angrep på UOV, der det ene var basert på Gröbner-baser. Det viser seg at UOV virker resistent mot disse angrepene gitt at vi tar visse forholdsregler med parametrene. For angrepet basert på Gröbner-baser må systemet være av en viss størrelse for at sikkerheten skal ivaretas. Avslutningsvis har vi sett på forbedrede algoritmer for å beregne Gröbner-baser. Den første algoritmen vi så på var $F_4$ -algoritmen som tok i bruk lineæralgebra, mens den andre, $F_5$-algoritmen, tok utgangspunkt i å kutte ut unødvendige beregninger. Det viser seg at både $F_4$- og $F_5$-algoritmen kraftig forbedrer beregningstiden for å finne en Gröbner-basis.