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信息安全数学基础(11)同余的概念及基本性质

时间:2024-09-14 23:25:18浏览次数:13  
标签:11 剩余 信息安全 整数 余数 同余 性质 mod

一、同余的概念

       同余是一个数学概念,用于描述两个数在除以某个数时所得的余数相同的情况。具体地,设m是一个正整数,a和b是两个整数,如果a和b除以m的余数相同,则称a和b模m同余,记作a≡b(mod m)。反之,如果a和b除以m的余数不同,则称a和b模m不同余。

二、同余的基本性质

  1. 自反性:对任一整数a,有a≡a(mod m)。这是显然的,因为任何数除以自身都余0。

  2. 对称性:若a≡b(mod m),则b≡a(mod m)。即,如果a和b模m同余,那么b和a也模m同余。

  3. 传递性:若a≡b(mod m),b≡c(mod m),则a≡c(mod m)。即,如果a和b模m同余,且b和c模m同余,那么a和c也模m同余。

  4. 加法性质:若a≡b(mod m),c≡d(mod m),则a+c≡b+d(mod m)。即,模m同余的数在加法运算下保持同余。

  5. 乘法性质:若a≡b(mod m),c≡d(mod m),则ac≡bd(mod m)。即,模m同余的数在乘法运算下也保持同余。

  6. 幂的性质:若a≡b(mod m),k为正整数,则ak≡bk(mod m)。即,模m同余的数的幂也模m同余。

  7. 线性组合:若a≡b(mod m),c≡d(mod m),则对于任意整数x,y,有ax+cy≡bx+dy(mod m)。这是加法性质和乘法性质的推广。

  8. 整除性质:若a≡b(mod m),且d|m(d是m的因数),则a≡b(mod d)。即,模m同余的数也模m的因数同余。

  9. 模的乘积:若a≡b(mod m1)且a≡b(mod m2),且m1,m2互素,则a≡b(mod m1m2)。这是中国剩余定理的基础。

三、剩余类与剩余系

  • 剩余类:设m是一个正整数,对任意整数a,令Ca={c|c∈Z, c≡a(mod m)}。Ca叫做模m的a的剩余类,它包含了所有模m余数为a的整数。
  • 完全剩余系:若r0,r1,...,rm-1是m个整数,并且其中任何两个数都不在同一个剩余类里(即它们模m两两不同余),则称r0,r1,...,rm-1为模m的一个完全剩余系。完全剩余系中的每个数都代表了一个不同的剩余类。
  • 简化剩余系:如果一个模m的剩余类中存在一个与m互素的剩余,则这个类被称为模m的一个简化剩余类。在模m的所有不同简化剩余类中,从每个类中任取一个数组成的整数的集合,叫做模m的一个简化剩余系。简化剩余系中的元素个数等于欧拉函数φ(m)的值,即小于或等于m且与m互素的整数的个数。

四、应用

       同余在数论和代数中有着广泛的应用,特别是在密码学中。例如,在RSA加密算法中,公钥和私钥的生成就依赖于大素数的选取和模幂运算的同余性质。此外,同余还在离散对数问题、哈希函数、伪随机数生成等领域发挥着重要作用。

 结语  

无论情况好坏

都要抱着积极的态度

莫让沮丧取代热心

!!!

标签:11,剩余,信息安全,整数,余数,同余,性质,mod
From: https://blog.csdn.net/m0_73399576/article/details/142212655

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