#P4454. [CQOI2018] 破解D-H协议

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[CQOI2018] 破解D-H协议

题目背景

Diffie-Hellman密钥交换协议是一种简单有效的密钥交换方法。它可以让通讯双方在没有事先约定密钥(密码) 的情况下,通过不安全的信道(可能被窃听) 建立一个安全的密钥K,用于加密之后的通讯内容。

题目描述

假定通讯双方名为Alice和Bob,协议的工作过程描述如下(其中 mod 表示取模运算) :

  1. 协议规定一个固定的质数P,以及模P 的一个原根g。P 和g 的数值都是公开的,无需保密。

  2. Alice 生成一个随机数a,并计算A=ga  mod  PA=g^a\;mod\;P, 将A 通过不安全信道发送给Bob。

  3. Bob 生成一个随机数b,并计算B=gb  mod  PB=g^b\;mod\;P,将B 通过不安全信道发送给Alice。

  4. Bob 根据收到的A 计算出K=Ab  mod  PK=A^b\;mod\;P,而Alice 根据收到的B 计算出K=Ba  mod  PK=B^a\;mod\;P

  5. 双方得到了相同的K,即gab  mod  Pg^{ab}\;mod\;P。K 可以用于之后通讯的加密密钥。

可见,这个过程中可能被窃听的只有A、B,而a、b、K 是保密的。并且根据A、B、P、g 这4个数,不能轻易计算出K,因此K 可以作为一个安全的密钥。

当然安全是相对的,该协议的安全性取决于数值的大小,通常a、b、P 都选取数百位以上的大整数以避免被破解。然而如果Alice 和Bob 编程时偷懒,为了避免实现大数运算,选择的数值都小于2312^{31},那么破解他们的密钥就比较容易了。

输入格式

输入文件第一行包含两个空格分开的正整数g 和P。

第二行为一个正整数n, 表示Alice 和Bob 共进行了n 次连接(即运行了n 次协议)。

接下来n 行,每行包含两个空格分开的正整数A 和B,表示某次连接中,被窃听的A、B 数值。

输出格式

输出包含n 行,每行1个正整数K,为每次连接你破解得到的密钥。

3 31
3
27 16
21 3
9 26
4
21
25

提示

对于30%的数据,2A,B,P10002≤A,B,P≤1000

对于100%的数据,2A,B<P<231,2g<20,1n202≤A,B<P<2^{31},2≤g<20,1≤n≤20