Analysis for the difficulty of the vector decomposition problem

Recently, a new hard problem on a two dimensional vector space called vector decomposition problem (VDP) was proposed by M. Yoshida et al. and proved that it is at least as hard as the computational Diffe-Hellman problem (CDHP) on a one dimensional subspace under certain conditions. However, in this paper we present the VDP relative to a specific basis can be solved in polynomial time although the conditions proposed by M. Yoshida on the vector space are satisfied. We also suggest strong instances based on a certain type basis which make the VDP difficult for any random vector relative to the basis. Therefore, we need to choose the basis carefully so that the VDP can serve as the underlying intractable problem in the cryptographic protocols.

벡터 분해 문제의 어려움에 대한 분석

최근 M.Yoshida 등에 의해 2차원 벡터 공간상의 벡터 분해 문제 (vector decomposition problem 또는 VDP) 가 제안되었고, 그것은 어떤 특별한 조건하에서는 최소한 1차원 부분공간상의 계산적 Diffie-Hellman 문제 (CDHP) 보다 어렵다는 것이 증명되었다. 하지만 그들의 증명이, VDP를 암호학적 프로토콜 설계에 적용하려면 필요한 조건인 벡터 공간상의 주어진 기저에 관한 임의의 벡터의 벡터 분해 문제가 어렵다는 것을 보이는 것은 아니다. 본 논문에서는 비록 어떤 2차원 벡터 공간이 M.Yoshida 등이 제안한 특별한 조건을 만족한다 할지라도, 특정한 모양의 기저에 관해서는 벡터 분해 문제가 다항식 시간 안에 해결될 수 있다는 것을 보여준다. 또한 우리는 다른 구조를 갖는 어떠한 기저들에 대해서는 그 2차원 벡터 공간 상의 임의의 벡터에 대한 벡터 분해 문제가 적어도 CBHP 만큼 어렵다는 것을 증명한다. 그러므로 벡터 분해 문제를 기반이 되는 어려운 문제로 하는 암호학적인 프로토콜을 수행할 때는 기저를 주의하여 선택하여야 한다.