信息安全数学基础(40)同态

一、定义

       设R和S是两个环(或群等其他代数结构),如果存在一个映射σ:R→S,使得对于R中的任意元素a和b,都满足σ(a+b)=σ(a)+σ(b)和σ(ab)=σ(a)σ(b)(在群的情况下,则满足σ(a*b)=σ(a)·σ(b)),则称σ为R到S的一个同态映射,简称同态。

二、性质

  1. 保持运算关系:同态映射保持原代数结构中的加法和乘法(或群中的乘法)运算关系。
  2. 单位元相等:如果R和S都有单位元,则同态映射会将R的单位元映射到S的单位元。
  3. 同态像与同态核:设φ是环R到R'的一个同态映射,R'中由R中元素在φ下的像构成的子集称为φ的同态像,记为Imφ;R中所有在φ下映为R'中零元的元素构成的子集称为φ的同态核,记为ker φ。

三、类型

  1. 单同态:如果σ是单射(即每个原像只对应一个像),则称σ为单同态。
  2. 满同态:如果σ是满射(即像集等于目标集),则称σ为满同态。此时,也称原代数结构与目标代数结构为同态的。
  3. 同构:如果σ是双射(即既是单射又是满射),则称σ为同构映射,此时称R与S同构,记作R≈S。同构是代数结构之间的一种等价关系。

四、应用

  1. 代数结构分类:通过同态映射,可以对代数结构进行分类。例如,在群论中,可以通过同态映射来区分不同类型的群。
  2. 密码学:同态加密算法是一种重要的密码学技术,它允许在加密数据上进行计算,而不需要先解密数据。这种技术可以应用于云计算、数据隐私保护、数据共享和安全多方计算等领域。

五、注意事项

  1. 同态映射不一定要求原代数结构与目标代数结构的元素个数相同。
  2. 同态映射保持原代数结构中的运算关系,但不一定保持元素的顺序或其他性质。
  3. 在实际应用中,需要根据具体场景选择合适的同态加密算法或同态映射方法。

总结

       综上所述,同态是代数中一个非常重要的概念,它描述了不同代数结构之间的某种相似性。通过同态映射,可以更好地理解和分类代数结构,并应用于各种实际场景中。

 结语  

如果我看得比别人更远些

那是因为我站在巨人的肩膀上

!!!

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