Kódelméleti és kriptográai alkalmazások

Hasonló dokumentumok
Bevezetés az algebrába 2 Lineáris algebra alkalmazásai

Bevezetés az algebrába 2

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

Diszkrét matematika 2.

Hibajavítás, -jelzés. Informatikai rendszerek alapjai. Horváth Árpád november 24.

Hibajavító kódolás (előadásvázlat, november 14.) Maróti Miklós

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Skalárszorzat, norma, szög, távolság. Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach/ 2005.

3. el adás: Determinánsok

Hamming-kód. Definíció. Az 1-hibajavító, perfekt lineáris kódot Hamming-kódnak nevezzük. F 2 fölötti vektorokkal foglalkozunk.

Miller-Rabin prímteszt

FELADATOK A BEVEZETŽ FEJEZETEK A MATEMATIKÁBA TÁRGY III. FÉLÉVÉHEZ. ÖSSZEÁLLÍTOTTA: LÁNG CSABÁNÉ ELTE IK Budapest

Kódelmélet. Tartalomjegyzék. Jelölések. Wettl Ferenc V A. Függelék: Véges testek 21

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

Kódelmélet és kriptográa

10. Feladat. Döntse el, hogy igaz vagy hamis. Név:...

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Az állítást nem bizonyítjuk, de a létezést a Paley-féle konstrukció mutatja: legyen H a

Mátrixok 2017 Mátrixok

KÓDOLÁSTECHNIKA PZH december 18.

Lineáris algebra gyakorlat

Hibadetektáló és javító kódolások

Bázistranszformáció és alkalmazásai 2.

Hibajavító kódok május 31. Hibajavító kódok 1. 1

1. feladatsor Komplex számok

Kódoláselmélet. (Humann kód, hibajavító kódok, véges testek konstrukciója. Reed-Solomon kód és dekódolása.)

A lineáris algebra forrásai: egyenletrendszerek, vektorok

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

Lineáris kódok. u esetén u oszlopvektor, u T ( n, k ) május 31. Hibajavító kódok 2. 1

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

Lineáris algebra és a rang fogalma (el adásvázlat, szeptember 29.) Maróti Miklós

Rang, sajátérték. Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach/ február 15

Lineáris kódok. sorvektor. W q az n dimenziós s altere. 3. tétel. t tel. Legyen K [n,k,d] kód k d (k 1). Ekkor d(k)=w(k)

9. Előadás. (9. előadás) Lineáris egyr.(3.), Sajátérték április / 35

Szinguláris értékek. Wettl Ferenc április 3. Wettl Ferenc Szinguláris értékek április 3. 1 / 28

Kvadratikus alakok és euklideszi terek (előadásvázlat, október 5.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

Alapfogalmak a Diszkrét matematika II. tárgyból

A KroneckerCapelli-tételb l következik, hogy egy Bx = 0 homogén lineáris egyenletrendszernek

Lineáris leképezések. 2. Lineáris-e az f : R 2 R 2 f(x, y) = (x + y, x 2 )

Nagy Viktor VÉGES TESTEK

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

Visontay Péter január. 1. Alapfogalmak

Opkut deníciók és tételek

Labancz Norbert. Hibajavító kódolás

Ortogonalizáció. Wettl Ferenc Wettl Ferenc Ortogonalizáció / 41

A továbbiakban Y = {0, 1}, azaz minden szóhoz egy bináris sorozatot rendelünk

Diszkrét matematika II. feladatok

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

Diszkrét matematika 2.C szakirány

A kódok típusai Kódolás: adatok megváltoztatása. Dekódolás: a megváltoztatott adatból az eredeti visszanyerése.

Lineáris algebra Gyakorló feladatok

LINEÁRIS ALGEBRA. matematika alapszak. Euklideszi terek. SZTE Bolyai Intézet, őszi félév. Euklideszi terek LINEÁRIS ALGEBRA 1 / 40

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Kvantum-hibajavítás III.

Lineáris leképezések (előadásvázlat, szeptember 28.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

Mer legesség. Wettl Ferenc Wettl Ferenc Mer legesség / 40

Lineáris egyenletrendszerek

3. gyakorlat. Kettes számrendszer: {0, 1} Tízes számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális számrendszer): {0, 1, 2,..., 9, A, B, C, D, E, F}

Funkcionálanalízis. Gyakorló feladatok március 22. Metrikus tér, normált tér és skalárszorzat tér

Képfeldolgozás. 1. el adás. A képfeldolgozás m veletei. Mechatronikai mérnök szak BME, 2008

Lineáris algebra. =0 iє{1,,n}

Szinguláris értékek. Wettl Ferenc április 12. Wettl Ferenc Szinguláris értékek április / 35

Bevezetés az algebrába 2

Diszkrét matematika alapfogalmak

Determinánsok. A determináns fogalma olyan algebrai segédeszköz, amellyel. szolgáltat az előbbi kérdésekre, bár ez nem mindig hatékony.

Felügyelt önálló tanulás - Analízis III.

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

Lineáris Algebra GEMAN 203-B. A három dimenziós tér vektorai, egyenesei, síkjai

Diszkrét matematika I. gyakorlat

Mat. A2 3. gyakorlat 2016/17, második félév

Aleksziev Rita Antónia Matematika BSc Alkalmazott matematikus szakirány. Golay-kódok

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

MA1143v A. csoport Név: december 4. Gyak.vez:. Gyak. kódja: Neptun kód:.

Hamming-kódnak. Definíci Az 1-hibajav1. nevezzük. F 2 fölötti vektorokkal foglalkozunk. se: zleményszavak hossza A H (r n)

1. zárthelyi,

Alkalmazott algebra. Vektorterek, egyenletrendszerek :15-14:00 EIC. Wettl Ferenc ALGEBRA TANSZÉK

Shor kvantum-algoritmusa diszkrét logaritmusra

Polinomok (el adásvázlat, április 15.) Maróti Miklós

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

Vektorok. Wettl Ferenc október 20. Wettl Ferenc Vektorok október / 36

1. A vektor és a vektortér fogalma

Lineáris algebra zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I márc.11. A csoport

Diszkrét matematika II., 1. el adás. Lineáris leképezések

MM CSOPORTELMÉLET GYAKORLAT ( )

15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

Egyváltozós függvények 1.

Totális Unimodularitás és LP dualitás. Tapolcai János

Alkalmazott algebra - skalárszorzat

Vektortér. A vektortér elemeit vektornak, a test elemeit skalárnak nevezzük. Ezért a függvény neve skalárral való szorzás (nem művelet).

n =

VIK A2 Matematika - BOSCH, Hatvan, 3. Gyakorlati anyag. Mátrix rangja

Gazdasági matematika II. tanmenet

Vektorterek. Több esetben találkozhattunk olyan struktúrával, ahol az. szabadvektorok esetében, vagy a függvények körében, vagy a. vektortér fogalma.

Bázistranszformáció és alkalmazásai

LDPC kódolás. Kutatási beszámoló

Átírás:

Kódelméleti és kriptográai alkalmazások Wettl Ferenc 2015. május 14. Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 1 / 11

1 Hibajavító kódok 2 Általánosított ReedSolomon-kód Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 2 / 11

Bináris [7, 4, 3] 2 Hamming-kód F 4 2 F7 2 : (b 3, b 5, b 6, b 7 ) (b 1,..., b 7 ), ahol b 1 = b 3 + b 5 + b 7, b 2 = b 3 + b 6 + b 7, b 4 = b 5 + b 6 + b 7. Legyen B 1, B 2, B 4 három halmaz. B 2 k pontosan akkor tartalmazza a b i bitet, ha i bináris alakjában a k-adik bit 1. b 4 B 4 b 5 b 6 b 7 b 1 b 3 b 2 B 1 B 2 Egy (b 1,..., b 7 ) bitsorozat pontosan akkor kódszó, ha a B j (j = 1, 2, 4) halmazok mindegyikében páros sok bit egyes. Bármely F 7 2-beli vektor vagy kódszó, vagy egyértelm en kódszóvá változtatható egyetlen bit megváltoztatásával, azaz e kód képes egy bithibát javítani. Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 3 / 11

Feladat 7 halálraítélt körben ül, mindegyikük fején egy véletlenül kiválasztott piros vagy fekete sapka. Mindenki látja a többiek sapkáját, de senki se látja a sajátját. Semmi módon nem kommunikálhatnak egymással. Egy id után egyszerre mindegyiküknek tippelnie kell a saját sapkája színére. Három válasz lehetséges: nem tudom, fekete, piros. Ha senki nem találja el, vagy csak egy is akad, aki téved, mind meghalnak, egyébként mind megmenekülnek. Tudunk-e számukra olyan eljárást javasolni, ami 1/2-nél nagyobb valószín séggel megmenekíti ket. Mi a legnagyobb valószín ség, amit el tudunk érni? Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 4 / 11

Lineáris kód, generátormátrix D Az F q test fölött értelmezett C F n q kódot lineáris [n, k]-kódnak nevezzük, ha C az F n q vektortér egy k-dimenziós altere (ha d a minimális távolság, akkor [n, k, d] q ). D Legyen g 1, g 2,..., g k a C egy bázisa. Egy tetsz leges x F k q vektor (üzenet) c C kódja legyen c = x 1 g 1 + x 2 g 2 + + x k g k. Ez egy egyszer mátrixszorzással is el állítható: c = xg, ahol a k n-es G mátrix az úgynevezett generátormátrix sorvektorai C bázisának elemei. Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 5 / 11

Hamming-kód használata P Az F 4 2 F7 2 : (b 3, b 5, b 6, b 7 ) (b 1,..., b 7 ), ahol b 1 = b 3 + b 5 + b 7, b 2 = b 3 + b 6 + b 7, b 4 = b 5 + b 6 + b 7 leképezés mátrixa 1 1 1 0 0 0 0 G = 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 Például az x = (0, 1, 1, 0) üzenet kódja 1 1 1 0 0 0 0 c = xg = [ 0 1 1 0 ] 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 = [ 1 1 0 0 1 1 0 ] Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 6 / 11

Ellen rz mátrix D A C kód duálisán a C = { v F n q : v c = 0 minden c C kódszóra } kódot értjük, mely egy lineáris kód. A C kód H generátormátrixát a C kód ellen rz mátrixának nevezzük. (paritásmátrix, paritásellen rz mátrix). T Ha C egy lineáris [n, k]-kód, akkor (1) C = { v F n q : vg T = 0 }, (2) C egy [n, n k]-kód, (3) C := (C ) = C, (4) C = { c F n q : ch T = 0 }, (5) GH T = O k n k, HG T = O n k k, (6) ha G = [I k A] a C kód standard alakú generátormátrixa, akkor ellen rz mátrixa H = [ A T I n k ]. Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 7 / 11

Bináris Hamming-kód ellen rz mátrixa A generátormátrix a (34) permutációval [A I ] alakot ölt, amelyhez az [I A T ] ellen rz mátrix tartozik. Ezen a (34) permutáció inverze ami önmaga a következ mátrixot adja: 1 0 1 0 1 0 1 H = 0 1 1 0 0 1 1. (1) 0 0 0 1 1 1 1 Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 8 / 11

Bináris Hamming-kód ellen rz mátrixa D Vegyünk egy olyan H mátrixot, melynek oszlopai között F r minden q nemnulla vektorának pontosan egy nem nulla konstansszorosa szerepel. Azt a kódot, melynek a H mátrix az ellen rz mátrixa, r paraméter F q feletti H r,q Hamming-kódnak nevezzük. T A H r,q Hamming-kód [ q r 1 q 1, q r ] 1 q 1 r, 3 paraméter perfekt kód (azaz a kódszó közep r-sugarú gömbök egyrét en lefedik a teret). q Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 9 / 11

Általánosított ReedSolomon-kód 1 Hibajavító kódok 2 Általánosított ReedSolomon-kód Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 10 / 11

Általánosított ReedSolomon-kód Általánosított ReedSolomon-kód Reed és Solomon 1960-ban deniálta. D Legyen v = (v 1, v 2,..., v n ) F n nemnulla elem, a = (a 1, a 2,..., a n ) F n csupa különböz elemb l álló vektor (n F ), és legyen 0 k n egész. Ekkor a GRS n,k(a, v) = { (v 1 c(a 1 ), v 2 c(a 2 ),..., v n c(a n )) c(x) F[x] k } kódot általánosított ReedSolomon-kódnak nevezzük. Itt a c(x) polinomhoz tartozó kódszót fogjuk c-vel jelölni. (A v = (1, 1,..., 1) esetben e kódot ReedSolomon-kódnak nevezzük.) T GRS n,k(a, v) lineáris [n, k, n k + 1]-kód. Wettl Ferenc Kódelméleti és kriptográai alkalmazások 2015. május 14. 11 / 11