Diplomová práce

Short vector problem in small-dimensional lattices

Bc. Tomáš Božek
Anotace

Hlavním cílem této práce bylo vyvinout efektivní metodu pro hledání dostatečně krátkých vektorů v nízkodimenzionálních mřížkách (s dimenzí pod 40). Taková metoda by pak mohla zlepšit výkonnost algoritmů pro redukci bází mřížek, jako jsou LLL a BKZ, které hrají důležitou roli v kryptografii založené na mřížkách a při řešení s ní souvisejícího problému nejkratšího vektoru (SVP). Zmíněné využití nalezené …více

Abstract

The primary aim of this thesis was to develop an efficient method for finding sufficiently short lattice vectors in low-dimensional lattices (dimensions below 40). Such a method could then improve the practical performance of lattice basis reduction algorithms such as LLL and BKZ, which play an important role in Lattice-Based Cryptography and the underlying Shortest Vector Problem solving. Such an …více

Zadání práce

This thesis investigates fast methods for finding short lattice vectors in small dimensions (n < 40), with the goal of designing a practical short-vector utility for lattice reduction algorithms such as LLL or BKZ. The focus is not on computing the exact shortest vector, but on efficiently finding sufficiently short vectors under a fixed computational budget.

Pruned enumeration will serve as the core search engine. The thesis will study how structural information derived from the Gram matrix and Gram–Schmidt orthogonalization can be used to improve enumeration performance by modifying vector ordering, coefficient domains, and search strategies.

The following strategies will be examined:
- baseline pruned enumeration and analysis of ordering effects
- greedy ordering based on Gram–Schmidt diagonal values
- template-based preprocessing that identifies promising subsets of vectors using normalized Gram features
- neural-network predictor trained to rank candidate subsets using Gram/GSO-derived features (optional extension of previous approach, only if time permits)
- restricted-coefficient heuristic search strategies guided by the Gram matrix
- meet-in-the-middle variant applied to selected blocks based on the nearest-neighbor algorithm (optional, depending on the algorithm examined in another thesis).

All approaches will be experimentally evaluated on two lattice families with respect to runtime, enumeration cost, and achieved vector quality. The created code will be publicly available in the IS under the MIT
license.

Práce zkontrolována:
22. 5. 2026 06:36, Mgr. Marek Sýs, Ph.D., učo 232886
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
17. 6. 2026
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

Mgr. Marek Sýs, Ph.D., učo 232886
KPSK FI MU

Oponent

RNDr. Vojtěch Suchánek, učo 451866
KPSK FI MU

Masarykova univerzita Fakulta informatiky
Studijní program
Plán
Návrh a vývoj softwarových systémů

Práce na příbuzné téma

Seznam prací, které mají shodná klíčová slova.

  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.