1 有限域基础知识1.1 有限域(Galois 域)的构造令 p 为一个素数. 则对任意的一个正整数 n,存在一个特征为 p,元素个数为 pn 的有限域 GF(pn).注:任意一个有限域,其元素的个数一定为 pn,其中 p 为一个素数(有限域的特征),n 为一个正整数.例 1(有限域 GF(p)) 令 p 为一个素数,集合 GF(p)=Zp={0,1,2,…,p−1}。在 GF(p) 上定义加法 ⊕ 和乘法 ⊙ 分别为模 p 加法和模 p 乘法,即任意的 a,b∈GF(p), a⊕b=(a+b)modp, a⊙b=(a⋅b)modp则 为一个有 p 个元素的有限域,其中零元素为 0,单位元为 1。令 a 为 GF(p) 中的一个非零元素。 由于 gcd(a,p)=1,因此,存在整数 b,c,使得 ab+pc=1。 由此得到 a 的逆元为 a−1=bmodp。域 GF(p) 称为一个素域(prime field)。例注 1: 给定 a 和 p,例 1 中的等式 ab+pc=1 可以通过扩展的欧几里得除法得到,从而求得 GF(p) 中任意非零元素的逆元。例 2(有限域 GF(pn)) 从 GF(p) 出发,对任意正整数 n,n≥2,我们可以构造元素元素个数为 pn 的有限域 GF(pn) 如下: 令 g(x) 为一个 GF(p) 上次数为 n 的不可约多项式,集合 GF(pn)=GF(p)[x]/⟨g(x)⟩={a0+a1x+a2x2+⋯+an−1xn−1 | ai∈GF(p),0≤i≤n−1}在 GF(pn) 上定义加法 ⊕ 和乘法 ⊙ 分别为模 g(x) 加法和模 g(x) 乘法,即任意的 a(x),b(x)∈GF(pn), a(x)⊕b(x)=a(x)+b(x), a(x)⊙b(x)=(a(x)⋅b(x))modg(x)则