大数质因子分解的量子算法

量子质因子分解算法是一种利用波的特性在量子环境下进行整数质因子分解的新方法。本文首先介绍了量子质因子分解的基本思想及其相关概念，然后分析并给了了大数质因子分解的量子算法，最后对量子算法的发展前景进行了展望。     

两类整数分解算法的分析与改进

给出了整数分解的两种算法,试除法和Pollard算法.根据素数分布的规律,通过减少试除次数提高了试除法运算效率,使得其性能显著提高;对Pollard算法进行分析后,变换随机序列产生式并重启算法使算法运行更稳定有效.给出了这两类改进算法的运行时间对比表,结果表明,改进的试除法在分解32位内小整数效果更佳而改进的Pollard算法在分解32位以上大整数有明显的优化.     

基于块和分解的改进的支持向量机算法

针对块算法和分解算法各自的特．点，提出一种对一个样本点集合同时进行块算法和分解算法的算法，即对一个数据集合同时进行两个优化的方法，控制了块算法的工作集的规模，加快了分解算法的收敛速度。     

基于聚类分解的WCDMA基站布局规划算法

针对大规模WCDMA无线网络基站布局规划问题，提出一种基于聚类分解的分层算法．在聚类分解中，以测试点信号增益矩阵构造聚类分解数据，并给出了收敛判定函数和相似度计算方法．在分层算法中，首先用K均值聚类将原问题分解为K个子规划问题，然后对各子问题求解整数规划问题，最后对各子问题的基站布局结果进行全局调整．仿真计算验证了该算法的有效性．     

Pollard p-1因子分解的DNA计算机算法

如何有效地对大整数进行因子分解是数学上的一个难题.给出了基于分子生物技术的因子分解问题的DNA计算机算法.算法以Pollard p-1算法为基础,利用DNA分子生物操作完成加、减、乘、除运算,实现平方-乘以及欧几里德算法,产生并得到最终解.基于分子生物学的实验表明,该算法是可行和有效的.     

整数质因子分解算法新进展与传统密码学面临的挑战

大整数的质因子分解研究是现代数论领域的一个重要课题,其中涉及很多开问题.随着信息时代的来临,大整数质因子分解的复杂性更成为现代密码学的重要理论基础.著名的RSA公钥密码系统的安全性即建立在解决此问题的困难性之上.本文系统地综述了现代理论计算机科学研究中提出的几种解决该问题的新算法,并介绍了量子计算机高效解决此问题的原理和实现方式.最后,本文讨论了在未来量子计算时代传统密码学所面临的挑战并展望了量子密码学的前景.     

基于Grover搜索算法的整数分解

非结构化搜索是计算机科学中最基本的问题之一,而Grover量子搜索算法就是针对非结构化搜索问题设计的。Grover量子搜索算法可用于解决图着色、最短路径排序等问题,也可以有效破译密码系统。文中提出基于Grover搜索算法并结合经典预处理实现整数分解。首先基于IBMQ云平台对不同量子比特的Grover算法量子电路进行了仿真,以及模拟使用Grover算法求解N的素因子P和Q;然后将化简后的方程转化为布尔逻辑关系,以此来构建Grover算法中的Oracle;最后通过改变迭代次数来改变搜索到解的概率。仿真结果验证了使用Grover算法求解素因子P和Q的可行性。文中实现了在搜索空间为16且一次G迭代条件下以近78%的成功概率搜索到目标项。文中还比较了Grover算法与Shor算法在求解一些数字时所耗费的量子比特数和时间渐近复杂度的差异。通过Grover量子搜索算法分解整数的实验拓展了该算法的应用领域,Grover算法的加速效果在大型搜索问题中尤为明显。     

整数提升小波多相矩阵分解系数的快速提取算法

整数提升小波多相矩阵分解系数不唯一,选取方法多样,计算量大。首先采用滤波器迭代次数选取算法,按照输入的信噪比(SNR)比例求出优化迭代次数;然后以非线性迭代比较算法为判定准则,结合求出的优化迭代次数,得到满足参数要求的优化分解系数。迭代次数是依据待测数据求得的,因此优化分解系数对该数据取得较好的处理效果,满足多相矩阵分解系数选取的要求。迭代比较算法满足收敛特性,通过比较滤波器的冲击和阶跃响应是否满足设定的误差限,可减少迭代运算次数,快速准确地选取优化小波系数。通过实验分析可知,该快速提取算法能有效满足数据处理的要求,减少待测数据处理的计算量,提高数据处理的效率。     

RSA密码分析中分解大整数的判定算法

RSA的安全性是依据大整数分解的困难性而设计的。在RSA的密码分析中,根据RSA公钥加密体制中的公开密钥n为2个大素数乘积的特性,针对形如n=pq(其中,p、q为大素数)的大整数n分解,提出一种分解n的判定算法,并对n的素因子特征与该算法的有效性关系进行分析。经过数学证明和相应算法设计证实,该算法的复杂度低于O(plogn)。     

针对小规模整数的MPQS算法

数域筛法是目前最有效的大整数分解算法,其中候选关系的光滑性判断需要对大量规模不大的余因子做分解,MPQS作为110-digits以下最快的分解算法得到广泛的应用。但现有的MPQS软件包针对96 bit以下的整数优化不足,未充分挖掘整数规模对MPQS性能的影响。针对小规模整数的MPQS算法提出新多项式系数选取和循环拷贝筛两种优化方法,新的系数方案配合参数选取和中间结果规模控制可以尽量避免使用多精度函数;循环拷贝筛法根据筛法定理与周期函数的周期性,利用循环拷贝替代小素因子的筛法,解决了小素因子筛法成本过高和部分因子基筛法筛选效果差的问题。在神威蓝光国产CPU平台上进行的实验测试表明,两种优化方法可使MPQS性能提高30%以上。     

可重构双基双域模乘器设计与实现

选择素数域和二进制域上基于字的Montgomery模乘算法,分析传统双域模乘器在二进制域上运算效率不高的问题,首先选择能够使两个域上模乘器延迟时间相当的字长,并对模乘器进行双域的可重构设计,使之能够同时支持素数域和二进制域上的运算。相较以往设计,采用双域双基设计的模乘器使时钟周期数平均缩短了48%。     

模幂运算安全外包算法的新设计

由于模幂运算的计算成本较高,资源有限的本地客户端可以将模幂运算外包给计算能力强大的云服务器。该算法主要研究形如ua(modN)的模幂运算的外包算法,其中N是两个大素数的乘积。其利用欧拉定理设计了一个基于双服务器模型的模幂运算安全外包方案。在运算外包过程中,保证底数u、指数a,以及运算结果对两个服务器的隐私保护。通过安全、效率分析和实验仿真表明,相较于现有方案,新方案具有更好的执行效率和可验证性,在用户端的效率更高,且新方案的可验证概率为1.     

可伸缩双域Montgomery乘法器的优化设计与实现

模乘运算是公钥密码算法中的关键运算,本文基于全字运算的Montgomery模乘算法,设计了具有可伸缩硬件结构的模乘器。该模乘器可以基于固定的数据路径宽度对任意长度的数据进行运算,并且能够支持两个有限域上的运算。最后用Verilog硬件描述语言对该乘法器的硬件结构进行代码设计,并用Synopsys公司的Design Complier在Artisan SIMC 0.18μm typical工艺库下综合。实验结果表明,相对于其他模乘器设计,本文设计具有较高的时钟频率,并且由于大大减少了运算所需的时钟周期数,模乘运算速度较快。     

基于余数系统蒙哥马利模乘器的RSA密码算法

当前RSA密码算法无法实现RSA加解密阶段大数模乘运算,因此提出基于余数系统蒙哥马利模乘器的RSA密码算法。依据余数系统模计算性能优势,构建二进制数值表示形式与运算法则表达式。采用Xilinx Virtex-Ⅱ平台与双模式乘法器,创建余数系统蒙哥马利模乘器硬件部分,通过四状态调度控制器控制模乘器。基于模乘器算术逻辑单元,完成算法中的乘法与乘累加运算。根据蒙哥马利模乘去除取模阶段的除法运算形式,运用模乘因子界定基转换算法,并采取一种近似方法将除法运算替换为移位操作,依据数据依赖关系对算法性能与芯片面进行折中处理,通过改变特殊基完成RSA密码算法构建。仿真结果表明,研究算法素数采集速率与加密速率高,算法执行时间短,加密效果更好。     

基于Montgomery的RSA高速低成本实现

给出一种支持多种位数RSA算法加密芯片的完整设计方案。采用改进的Montgomery模乘算法和LR模幂算法,根据大数运算的特点和降低资源消耗的需要改进主要运算电路的结构,并采用全定制IC的设计流程进行实现。实验结果表明,该方案结构简单,节省了面积,且能达到较高的性能。     

基于查找树的IP地址分类算法研究

随着Internet的大规模发展,越来越多的网络业务需要对IP地址进行适时、快速分类.在分析二叉Trie树的基础上,改进了其结构,提出了基于256-叉查找树的IP地址分类算法,并详细介绍了其实现过程,比较了它们的优缺点.该算法在满足空间要求的情况下,提高了查找分类时间,具有通用性和实用价值.     

基于压缩感知的电能质量压缩采样重构算法

针对电能质量扰动信号的重构问题,在压缩采样匹配追踪(Compressive sampling matching pursuit,CoSaMP)算法的基础上,为解决原算法的不足,提出一种改进的压缩采样匹配追踪(Modified compressive sampling matching pursuit,MCSMP)算法,并将其应用在电能质量信号的重构上。该算法在候选集的选择阶段采用模糊阈值的方式代替原算法固定个数的选择方式,并以相邻迭代感知矩阵与残差之间的相关度变化量作为算法的停止条件,为回溯过程的剪裁减轻了负担,避免了不必要的迭代,提高了算法的运行效率。仿真实验结果表明:无论是重构性能指标或是重构速度,MCSMP算法的重构结果都优于CoSaMP算法。     

AnO(n 2) incremental algorithm for modular decomposition of graphs and 2-structures

This paper gives anO(n ²) incremental algorithm for computing the modular decomposition of 2-structures [1], [2]. A 2-structure is a type of edge-colored graph, and its modular decomposition is also known as the prime tree family. Modular decomposition of 2-structures arises in the study of relational systems. The modular decomposition of undirected graphs and digraphs is a special case, and has applications in a number of combinatorial optimization problems. This algorithm generalizes elements of a previousO(n ²) algorithm of Muller and Spinrad [3] for the decomposition of undirected graphs. However, Muller and Spinrad's algorithm employs a sophisticated data structure that impedes its generalization to digraphs and 2-structures, and limits its practical use. We replace this data structure with a scheme that labels each edge with at most one node, thereby obtaining an algorithm that is both practical and general to 2-structures.     

RSA密钥对高效生成算法

RSA是公钥密码体系中十分重要的加解密算法，RSA的效率瓶颈主要在大素数的寻找和指数模幂运算上。RSA密钥对的生成过程直接地涉及以上两大瓶颈计算问题。该文分析了RSA密钥对生成过程中涉及到的各种算法，并且通过修改随机数的生成方法来达到进一步改进预筛选算法的目的。     

基于改进DFTA的安全苛求系统可靠性分析

针对传统可靠性分析方法容易忽视冗余多态性、可修复性等安全苛求系统特性问题,在形式化的系统可靠性建模中引入可修复因子,提出一种模块化动态故障树分析方法。在动态和静态相结合的模块化定量分析过程中,利用马尔可夫模型和顶事件发生概率逼近算法,有效避免动态故障树分析过程中的状态组合爆炸问题,提高安全苛求系统可靠性分析的可行性和实践效率。