On Basing Search SIVP on NP-Hardness
Tianren Liu
MIT liutr@mit.edu
Sixteenth IACR Theory of Cryptography Conference
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 1 / 18
On Basing Search SIVP on NP-Hardness Tianren Liu MIT liutr@mit.edu - - PowerPoint PPT Presentation
On Basing Search SIVP on NP-Hardness Tianren Liu MIT liutr@mit.edu Sixteenth IACR Theory of Cryptography Conference Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 1 / 18 Assumptions and Primitives in Cryptography
MIT liutr@mit.edu
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 1 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 2 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 2 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 3 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 3 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 3 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 4 / 18
[Brassard’79]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 4 / 18
[Brassard’79]
[Akavia-Goldreich-Goldwasser- Moshkovitz’06, Bogdanov-Brzuska’14]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 4 / 18
[Bogdanov-Lee’13]
[Brassard’79]
[Akavia-Goldreich-Goldwasser- Moshkovitz’06, Bogdanov-Brzuska’14]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 4 / 18
[Bogdanov-Lee’13]
[Liu-Vaikuntanathan’16]
[Brassard’79]
[Akavia-Goldreich-Goldwasser- Moshkovitz’06, Bogdanov-Brzuska’14]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 4 / 18
[Goldreich-Goldwasser’98]
[Haitner-Mahmoody-Xiao’09]
[Bogdanov-Trevisan’06]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 4 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 5 / 18
[GGH’97, Regev’05, GPV’08, Gentry’09, BV’11, . . . ]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 5 / 18
[GGH’97, Regev’05, GPV’08, Gentry’09, BV’11, . . . ]
[Ajtai’96, MR’04, Regev’05, Peikert’09, LPR’10, MP’12, . . . ]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 5 / 18
MV’03,AR’04,GMR’04,PV’08]
O(√n), gapSIVP ˜ O(√n)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 5 / 18
MV’03,AR’04,GMR’04,PV’08]
O(√n), gapSIVP ˜ O(√n)
O(n) is not
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 5 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
1
2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 6 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
O(n) is in AM ∩ coAM.
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
O(n) is in AM ∩ coAM.
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 7 / 18
s2 Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 8 / 18
s2
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 8 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 8 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 8 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 8 / 18
γ √nλn (when s ≥ λn)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 9 / 18
γ √nλn (when s ≥ λn)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 9 / 18
γ √nλn (when s ≥ λn)
O(n)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 9 / 18
γ √nλn (when s ≥ λn)
O(n)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 9 / 18
O(√n)λn
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 9 / 18
BPP
O(√n)λn
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 10 / 18
BPP
O(√n)λn
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 10 / 18
BPP
O(√n)λn
BPP
O(√n)λn
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 10 / 18
BPP
O(√n)λn
BPP
O(√n)λn
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 10 / 18
BPP
O(√n)λn
BPP
O(√n)λn
[Bogdanov-Brzuska’15]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 10 / 18
BPP
O(√n)λn
BPP
O(√n)λn
[Bogdanov-Brzuska’15]
O(√n)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 10 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 11 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 11 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 11 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 11 / 18
BPP
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
w.p. PD(v1)
w.p. PD(v2)
w.p. PD(vn)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
w.p. PD(v1)
w.p. PD(v2)
w.p. PD(vn)
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
w.p. PD(v1)
w.p. PD(v2)
w.p. PD(vn)
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
w.p. PD(v1)
w.p. PD(v2)
w.p. PD(vn)
BPP
1 w.p. PD′(v′
1)
2 w.p. PD′(v′
2)
n w.p. PD′(v′
n)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
w.p. PD(v1)
w.p. PD(v2)
w.p. PD(vn)
BPP
1 w.p. PD′(v′
1)
2 w.p. PD′(v′
2)
n w.p. PD′(v′
n)
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
BPP
w.p. PD(v1)
w.p. PD(v2)
w.p. PD(vn)
BPP
1 w.p. PD′(v′
1)
2 w.p. PD′(v′
2)
n w.p. PD′(v′
n)
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 12 / 18
BPP
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 13 / 18
BPP
1 2randomness tape length · i PDi(vi)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 13 / 18
BPP
1 2randomness tape length · i PDi(vi)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 13 / 18
BPP
1 2randomness tape length · i PDi(vi)
BPP sampling oracle
s.t. x is accepted
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 13 / 18
BPP
1 2randomness tape length · i PDi(vi)
BPP sampling oracle
s.t. x is accepted
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 13 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
log n ∈ NP∩coAM [BS’99, GMR’04] Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
log n ∈ NP∩coAM [BS’99, GMR’04]
log n · λn(B)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
s by myself [BLPRS’13]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
s by myself [BLPRS’13]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
s by myself [BLPRS’13]
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
s
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
s
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Arthur
Merlin
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 14 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
O(√n) ∈ SZK [PV’08]:
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
O(√n) ∈ SZK [PV’08]:
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
O(√n) ∈ SZK [PV’08]:
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
O(√n) ∈ SZK [PV’08]:
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
O(√n) ∈ SZK [PV’08]:
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
O(√n)λn is Probability-Verifiable
O(√n)λn(B)
O(√n) ∈ SZK [PV’08]:
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 15 / 18
BPP
O(√n)λn
BPP
O(√n)λn
[Bogdanov-Brzuska’15]
O(√n)
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 16 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 17 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 17 / 18
Tianren LIU (MIT) Basing Search SIVP on NP-Hardness TCC 2018 18 / 18