Кіріспе

Криптографияның математикалық және компьютерлік ғылым саласында үш саннан тұратын топ (x, y, z) егер f0(x) = f1(y) = z болса, f0 және f1 екі пермутациясының «тырнағы» деп аталады. f0 және f1 пермутациялар жұбы, егер тырнақты есептеуге тиімді алгоритм болмаса, «тырнақсыз» деп айтылады. «Тырнақсыз» терминологиясын Голдвассер, Микали және Ривест 1984 жылы жариялаған «Қолтаңба мәселесіне парадоксалды шешім» (кейін толыққанды ғылыми мақалада) еңгізді, онда олар тырнақсыз тұзақ есігі пермутациялары жұбының болуы адаптивті таңдалған хабарлама шабуылдарына қарсы тұратын цифрлық қолтаңба схемаларының болуын білдіреді. Бұл құрылым кейіннен кез келген бір бағытты тұзақ пермутациясынан цифрлық қолтаңба құру арқылы алмастырылды. Тұзақ есігі бар пермутациялардың болуы, өзінен тырнақсыз пермутациялардың болуын білдірмейді; алайда, егер сандық факторлау қиын болса, тырнақсыз пермутациялардың бар екені көрсетілді. Тырнақсыз пермутация (міндетті түрде тұзақ есігі болмаса да) туралы жалпы түсінікті Иван Дамгард өзінің PhD диссертациясында «Криптографияда тырнақсыз функцияларды қолдану» (Аархус университеті, 1988) тақырыбында зерттеді, онда ол тырнақсыз пермутациялардан соқтығысуға төзімді хэш-функцияларды қалай құруға болатынын көрсетті. Тырнақсыздық түсінігі хэш-функциялардағы соқтығысуға төзімділікпен тығыз байланысты. Айырмашылық – тырнақсыз пермутациялар олардың арасында соқтығысу жасау қиын болатын функциялар жұбы, ал соқтығысуға төзімді хэш-функция – соқтығысу табу қиын болатын жалғыз функция, яғни H функциясы соқтығысуға төзімді, егер x және y екі түрлі мәндері үшін H(x) = H(y) теңдігін табу қиын болса. Хэш-функция әдебиетінде бұл әдетте «хэш-соқтығысу» деп аталады. Соқтығысуды табу қиын болса, хэш-функцияның соқтығысуға төзімділігі бар деп айтылады.

Біттік міндеттеме

F0 және f1 тырнақсыз пермутациялар жұбы берілген жағдайда, міндеттеме схемасын құру оңай. b битіне міндеттеме беру үшін жіберуші кездейсоқ x таңдайды және fb(x) есептейді. f0 және f1 екеуінің де домені (және мәндер жиыны) бірдей болғандықтан, b биті қабылдаушыдан статистикалық тұрғыдан жасырылады. Міндеттенуді ашу үшін жіберуші тек қана кездейсоқ x-ті қабылдаушыға жібереді. Жіберуші өзі берген битіне байланысты, себебі 1-b битіне міндеттенуді ашу, тырнақ табумен бірдей. Соқтығысуға төзімді хеш-функциялардың құрылымы сияқты, бұл құрылымда тырнақсыз функциялардың құпия кілті болуы міндетті емес.