Search

Constructible numbers are the numbers that can be constructed by using compass and straightedge in a finite sequence. They can be produced from natural numbers using only addition, subtraction, multiplication, division, and square root operations. These operations can be repeated, which creates more complicated expressions for a mathematical object. Calculation by computers only gives an approximation of the exact value, which could lead to a loss of accuracy. An alternative to approximation is exact arithmetic, which is the computation to find an exact value without rounding errors. In this thesis, we have presented a method of computing with the exact value of constructible numbers, specifically the rational numbers and its field extension as well as repeated field extension, through the basic operations. However, we only limit our implementation to the quadratic polynomial and the operations between two numbers of the same extension field. Future work on polynomials with higher degrees and algorithms to include operations with numbers from different extension fields and expression of number as an element of a new extension field remains to be done.

Constructible numbers are the numbers that can be constructed by using compass and straightedge in a finite sequence. They can be produced from natural numbers using only addition, subtraction, multiplication, division, and square root operations. These operations can be repeated, which creates more complicated expressions for a mathematical object. Calculation by computers only gives an approximation of the exact value, which could lead to a loss of accuracy. An alternative to approximation is exact arithmetic, which is the computation to find an exact value without rounding errors. In this thesis, we have presented a method of computing with the exact value of constructible numbers, specifically the rational numbers and its field extension as well as repeated field extension, through the basic operations. However, we only limit our implementation to the quadratic polynomial and the operations between two numbers of the same extension field. Future work on polynomials with higher degrees and algorithms to include operations with numbers from different extension fields and expression of number as an element of a new extension field remains to be done.

We study base field extensions of ordinary abelian varieties defined over finite fields using the module theoretic description introduced by Deligne. As applications we give algorithms to determine the minimal field of definition of such a variety and to determine whether two such varieties are twists.

Today’s society requires that transformation of information is done effectively and correctly. In other words, the received message must correspond to the message being sent. There are a lot of decoding methods to locate and correct errors. The main purpose in this degree project is to study one of these methods based on the Euclidean algorithm. Thereafter an example will be illustrated showing how the method is used when decoding a three - error correcting BCH code. To begin with, fundamental concepts about coding theory are introduced. Secondly, linear codes, cyclic codes and BCH codes - in that specific order - are explained before advancing to the decoding process. The results show that correcting one or two errors is relatively simple, but when three or more errors occur it becomes much more complicated. In that case, a specific method is required., Dagens samhälle kräver att informationsöverföring sker på ett effektivt och korrekt sätt, det vill säga att den information som når mottagaren motsvarar den som skickades från början. Det finns många avkodningsmetoder för att lokalisera och rätta fel. Syftet i denna uppsats är att studera en av dessa, en som baseras på Euklides algoritm och därefter illustrera ett exempel på hur metoden används vid avkodning av en tre - rättande BCH - kod. Först ges en presentation av grunderna inom kodningsteorin. Sedan introduceras linjära koder, cykliska koder och BCH - koder i nämnd ordning, för att till sist presentera avkodningsprocessen. Det visar sig att det är relativt enkelt att rätta ett eller två fel, men när tre eller fler fel uppstår blir det betydligt mer komplicerat. Då krävs någon speciell metod.

Eliptické křivky jsou mocným nástrojem dnešní doby. Jednak přispěly k vyřešení mnoha matematických problémů, ale také nalezly četná uplatnění v aplikacích, jako je například kryptografie založená na eliptických křivkách (ECC). Tato metoda veřejného klíče má velkou budoucnost, neboť v mnohém doplňuje nedostatky známé RSA metody. Jedním z hlavních problémů kryptografie založené na eliptických křivkách je určení řádu eliptické křivky, tedy výpočet počtu bodů eliptické křivky nad prvočíselným polem. Tomuto zásadnímu problému je věnována tato práce. Na určení řádu eliptické křivky existuje řada algoritmů. Pro menší prvočísla (čili pro charakteristiku prvočíselného pole) se užívá metoda založená na přímém výpočtu, tzv. naivní algoritmus. Velkou pomocí v této problematice je Hasseho teorém, který omezuje řád eliptické křivky intervalem. Pro větší prvočísla se s úspěchem používají Shanksův algoritmus a jeho vylepšení Mestreho algoritmus. Oba algoritmy mají dvě části - Baby Step a Giant Step. Shanksův algoritmus je však v určitých případech nepoužitelný a tento problém řeší Mestreho algoritmus, který používá pojem twist eliptické křivky. Díky Mestreho teorému bylo dokázáno, že řád eliptické křivky nad prvočíselným polem muže být spočten pro každé prvočíslo vetší než 457. Důkaz, který spočívá především v isomorfismu okruhu endomorfismů nad eliptickými křivkami a imaginárního kvadratického řádu, je uveden na závěr této práce., The elliptic curves are a powerful tool at present. First, they helped to solve many mathematical problems, but they also found their place in numerous applications, such as Elliptic Curve Cryptography (ECC). This public key encryption has a great future, because it solve the drawbacks of the famous RSA method. One of main the problems of the Elliptic Curve Cryptography is the determination of the elliptic curve’s order, i.e. calculating the number of elliptic curve’s points over the prime field. In this thesis we will deal with this fundamental problem. For determining of elliptic curve’s order there exist several algorithms. For smaller prime numbers (i.e. the characteristics of the prime field) we have the algorithm, which uses direct calculation, called the Naive algorithm. A great assist in this issue is the Hasse’s Theorem, which states that the elliptic curve’s order has a bound - Hasse’s interval. Shank’s algorithm and its improvement Mestre’s algorithm are successfully used for larger prime numbers. Both algorithms have two parts called the Baby Step and the Giant Step. Shank’s algorithm is in some cases unusable, and this problem is solved by Mestre’s algorithm with the twist of elliptic curve. Thanks to Mestre’s Theorem, it was proved that the order of the elliptic curves over the prime field can be computed for each prime number greater than 457. The proof, which consists primarily in the isomorphism of elliptic curve’s endomorphism’s ring and the imaginary quadratic order, is mentioned at the end of this work.

Eliptické křivky jsou mocným nástrojem dnešní doby. Jednak přispěly k vyřešení mnoha matematických problémů, ale také nalezly četná uplatnění v aplikacích, jako je například kryptografie založená na eliptických křivkách (ECC). Tato metoda veřejného klíče má velkou budoucnost, neboť v mnohém doplňuje nedostatky známé RSA metody. Jedním z hlavních problémů kryptografie založené na eliptických křivkách je určení řádu eliptické křivky, tedy výpočet počtu bodů eliptické křivky nad prvočíselným polem. Tomuto zásadnímu problému je věnována tato práce. Na určení řádu eliptické křivky existuje řada algoritmů. Pro menší prvočísla (čili pro charakteristiku prvočíselného pole) se užívá metoda založená na přímém výpočtu, tzv. naivní algoritmus. Velkou pomocí v této problematice je Hasseho teorém, který omezuje řád eliptické křivky intervalem. Pro větší prvočísla se s úspěchem používají Shanksův algoritmus a jeho vylepšení Mestreho algoritmus. Oba algoritmy mají dvě části - Baby Step a Giant Step. Shanksův algoritmus je však v určitých případech nepoužitelný a tento problém řeší Mestreho algoritmus, který používá pojem twist eliptické křivky. Díky Mestreho teorému bylo dokázáno, že řád eliptické křivky nad prvočíselným polem muže být spočten pro každé prvočíslo vetší než 457. Důkaz, který spočívá především v isomorfismu okruhu endomorfismů nad eliptickými křivkami a imaginárního kvadratického řádu, je uveden na závěr této práce., The elliptic curves are a powerful tool at present. First, they helped to solve many mathematical problems, but they also found their place in numerous applications, such as Elliptic Curve Cryptography (ECC). This public key encryption has a great future, because it solve the drawbacks of the famous RSA method. One of main the problems of the Elliptic Curve Cryptography is the determination of the elliptic curve’s order, i.e. calculating the number of elliptic curve’s points over the prime field. In this thesis we will deal with this fundamental problem. For determining of elliptic curve’s order there exist several algorithms. For smaller prime numbers (i.e. the characteristics of the prime field) we have the algorithm, which uses direct calculation, called the Naive algorithm. A great assist in this issue is the Hasse’s Theorem, which states that the elliptic curve’s order has a bound - Hasse’s interval. Shank’s algorithm and its improvement Mestre’s algorithm are successfully used for larger prime numbers. Both algorithms have two parts called the Baby Step and the Giant Step. Shank’s algorithm is in some cases unusable, and this problem is solved by Mestre’s algorithm with the twist of elliptic curve. Thanks to Mestre’s Theorem, it was proved that the order of the elliptic curves over the prime field can be computed for each prime number greater than 457. The proof, which consists primarily in the isomorphism of elliptic curve’s endomorphism’s ring and the imaginary quadratic order, is mentioned at the end of this work.

Eliptické křivky jsou mocným nástrojem dnešní doby. Jednak přispěly k vyřešení mnoha matematických problémů, ale také nalezly četná uplatnění v aplikacích, jako je například kryptografie založená na eliptických křivkách (ECC). Tato metoda veřejného klíče má velkou budoucnost, neboť v mnohém doplňuje nedostatky známé RSA metody. Jedním z hlavních problémů kryptografie založené na eliptických křivkách je určení řádu eliptické křivky, tedy výpočet počtu bodů eliptické křivky nad prvočíselným polem. Tomuto zásadnímu problému je věnována tato práce. Na určení řádu eliptické křivky existuje řada algoritmů. Pro menší prvočísla (čili pro charakteristiku prvočíselného pole) se užívá metoda založená na přímém výpočtu, tzv. naivní algoritmus. Velkou pomocí v této problematice je Hasseho teorém, který omezuje řád eliptické křivky intervalem. Pro větší prvočísla se s úspěchem používají Shanksův algoritmus a jeho vylepšení Mestreho algoritmus. Oba algoritmy mají dvě části - Baby Step a Giant Step. Shanksův algoritmus je však v určitých případech nepoužitelný a tento problém řeší Mestreho algoritmus, který používá pojem twist eliptické křivky. Díky Mestreho teorému bylo dokázáno, že řád eliptické křivky nad prvočíselným polem muže být spočten pro každé prvočíslo vetší než 457. Důkaz, který spočívá především v isomorfismu okruhu endomorfismů nad eliptickými křivkami a imaginárního kvadratického řádu, je uveden na závěr této práce., The elliptic curves are a powerful tool at present. First, they helped to solve many mathematical problems, but they also found their place in numerous applications, such as Elliptic Curve Cryptography (ECC). This public key encryption has a great future, because it solve the drawbacks of the famous RSA method. One of main the problems of the Elliptic Curve Cryptography is the determination of the elliptic curve’s order, i.e. calculating the number of elliptic curve’s points over the prime field. In this thesis we will deal with this fundamental problem. For determining of elliptic curve’s order there exist several algorithms. For smaller prime numbers (i.e. the characteristics of the prime field) we have the algorithm, which uses direct calculation, called the Naive algorithm. A great assist in this issue is the Hasse’s Theorem, which states that the elliptic curve’s order has a bound - Hasse’s interval. Shank’s algorithm and its improvement Mestre’s algorithm are successfully used for larger prime numbers. Both algorithms have two parts called the Baby Step and the Giant Step. Shank’s algorithm is in some cases unusable, and this problem is solved by Mestre’s algorithm with the twist of elliptic curve. Thanks to Mestre’s Theorem, it was proved that the order of the elliptic curves over the prime field can be computed for each prime number greater than 457. The proof, which consists primarily in the isomorphism of elliptic curve’s endomorphism’s ring and the imaginary quadratic order, is mentioned at the end of this work.

Eliptické křivky jsou mocným nástrojem dnešní doby. Jednak přispěly k vyřešení mnoha matematických problémů, ale také nalezly četná uplatnění v aplikacích, jako je například kryptografie založená na eliptických křivkách (ECC). Tato metoda veřejného klíče má velkou budoucnost, neboť v mnohém doplňuje nedostatky známé RSA metody. Jedním z hlavních problémů kryptografie založené na eliptických křivkách je určení řádu eliptické křivky, tedy výpočet počtu bodů eliptické křivky nad prvočíselným polem. Tomuto zásadnímu problému je věnována tato práce. Na určení řádu eliptické křivky existuje řada algoritmů. Pro menší prvočísla (čili pro charakteristiku prvočíselného pole) se užívá metoda založená na přímém výpočtu, tzv. naivní algoritmus. Velkou pomocí v této problematice je Hasseho teorém, který omezuje řád eliptické křivky intervalem. Pro větší prvočísla se s úspěchem používají Shanksův algoritmus a jeho vylepšení Mestreho algoritmus. Oba algoritmy mají dvě části - Baby Step a Giant Step. Shanksův algoritmus je však v určitých případech nepoužitelný a tento problém řeší Mestreho algoritmus, který používá pojem twist eliptické křivky. Díky Mestreho teorému bylo dokázáno, že řád eliptické křivky nad prvočíselným polem muže být spočten pro každé prvočíslo vetší než 457. Důkaz, který spočívá především v isomorfismu okruhu endomorfismů nad eliptickými křivkami a imaginárního kvadratického řádu, je uveden na závěr této práce., The elliptic curves are a powerful tool at present. First, they helped to solve many mathematical problems, but they also found their place in numerous applications, such as Elliptic Curve Cryptography (ECC). This public key encryption has a great future, because it solve the drawbacks of the famous RSA method. One of main the problems of the Elliptic Curve Cryptography is the determination of the elliptic curve’s order, i.e. calculating the number of elliptic curve’s points over the prime field. In this thesis we will deal with this fundamental problem. For determining of elliptic curve’s order there exist several algorithms. For smaller prime numbers (i.e. the characteristics of the prime field) we have the algorithm, which uses direct calculation, called the Naive algorithm. A great assist in this issue is the Hasse’s Theorem, which states that the elliptic curve’s order has a bound - Hasse’s interval. Shank’s algorithm and its improvement Mestre’s algorithm are successfully used for larger prime numbers. Both algorithms have two parts called the Baby Step and the Giant Step. Shank’s algorithm is in some cases unusable, and this problem is solved by Mestre’s algorithm with the twist of elliptic curve. Thanks to Mestre’s Theorem, it was proved that the order of the elliptic curves over the prime field can be computed for each prime number greater than 457. The proof, which consists primarily in the isomorphism of elliptic curve’s endomorphism’s ring and the imaginary quadratic order, is mentioned at the end of this work.

Eliptické křivky jsou mocným nástrojem dnešní doby. Jednak přispěly k vyřešení mnoha matematických problémů, ale také nalezly četná uplatnění v aplikacích, jako je například kryptografie založená na eliptických křivkách (ECC). Tato metoda veřejného klíče má velkou budoucnost, neboť v mnohém doplňuje nedostatky známé RSA metody. Jedním z hlavních problémů kryptografie založené na eliptických křivkách je určení řádu eliptické křivky, tedy výpočet počtu bodů eliptické křivky nad prvočíselným polem. Tomuto zásadnímu problému je věnována tato práce. Na určení řádu eliptické křivky existuje řada algoritmů. Pro menší prvočísla (čili pro charakteristiku prvočíselného pole) se užívá metoda založená na přímém výpočtu, tzv. naivní algoritmus. Velkou pomocí v této problematice je Hasseho teorém, který omezuje řád eliptické křivky intervalem. Pro větší prvočísla se s úspěchem používají Shanksův algoritmus a jeho vylepšení Mestreho algoritmus. Oba algoritmy mají dvě části - Baby Step a Giant Step. Shanksův algoritmus je však v určitých případech nepoužitelný a tento problém řeší Mestreho algoritmus, který používá pojem twist eliptické křivky. Díky Mestreho teorému bylo dokázáno, že řád eliptické křivky nad prvočíselným polem muže být spočten pro každé prvočíslo vetší než 457. Důkaz, který spočívá především v isomorfismu okruhu endomorfismů nad eliptickými křivkami a imaginárního kvadratického řádu, je uveden na závěr této práce., The elliptic curves are a powerful tool at present. First, they helped to solve many mathematical problems, but they also found their place in numerous applications, such as Elliptic Curve Cryptography (ECC). This public key encryption has a great future, because it solve the drawbacks of the famous RSA method. One of main the problems of the Elliptic Curve Cryptography is the determination of the elliptic curve’s order, i.e. calculating the number of elliptic curve’s points over the prime field. In this thesis we will deal with this fundamental problem. For determining of elliptic curve’s order there exist several algorithms. For smaller prime numbers (i.e. the characteristics of the prime field) we have the algorithm, which uses direct calculation, called the Naive algorithm. A great assist in this issue is the Hasse’s Theorem, which states that the elliptic curve’s order has a bound - Hasse’s interval. Shank’s algorithm and its improvement Mestre’s algorithm are successfully used for larger prime numbers. Both algorithms have two parts called the Baby Step and the Giant Step. Shank’s algorithm is in some cases unusable, and this problem is solved by Mestre’s algorithm with the twist of elliptic curve. Thanks to Mestre’s Theorem, it was proved that the order of the elliptic curves over the prime field can be computed for each prime number greater than 457. The proof, which consists primarily in the isomorphism of elliptic curve’s endomorphism’s ring and the imaginary quadratic order, is mentioned at the end of this work.