Analýza výkonu řešiče systému generálního klíče a hlavních klíčů

Abstract

Tato práce popisuje existující řešič systémů generálního klíče vyvinutý na katedře počítačů, FEL, ČVUT, který je založený na problému SAT. Práce poskytuje přehled, jak se systém generálního klíče převádí na problém SAT, jaké jsou primární faktory ovlivňující velikost výsledného problému SAT a jaké optimalizace směrované na zmenšení této velikosti byly v řešiči již implementovány. Následně navrhuje několik změn způsobu, jakým je systém generálního klíče převáděn na SAT, a několik praktických optimalizací, například použití doménově závislých znalostí k poskytování rad řešiči SATu nebo změnu interní implementace MiniSatu za účelem jeho zrychlení. Dále je zkoumána rychlost rozdílných řešičů SATu na formulích generovaných katederním řešičem. Všechny navržené změny jsou vyhodnoceny za použití reálných zakázek na výrobu systémů generálního klíče, které byly poskytnuty katederními průmyslovými partnery. Tyto změny také umožnily vyřešit dosud nevyřešený systém. Na základě naměřených výsledků je nakonec navrženo několik dalších směrů pro navazující výzkum a práci.

This thesis describes an existing SAT-based master-key system solver developed at Department of Computer Science, FEE, CTU, providing an overview of how the solver converts a master-key system to SAT, what are the main factors affecting the size of the resulting SAT problem and what optimizations towards reducing the size have already been implemented. It then proposes several changes to how the master-key system is converted to SAT, along with practical optimizations, such as using domain-specific knowledge to provide suggestions to the underlying SAT solver, or modifying MiniSat's internals to speed it up. The performance of different SAT solvers on computer-generated problems is also investigated. All suggested changes are evaluated using a set of real-world inputs provided by the department's industrial partners resulting, among other things, in the modified algorithm finding a solution to a~previously unsolved problem. Finally, several areas of possible follow-up work are suggested based on the benchmarking results.