[CQOI2018] 破解D-H协议
题目背景
Diffie-Hellman 密钥交换协议是一种简单有效的密钥交换方法。它可以让通讯双方在没有事先约定**密钥**的情况下,通过**不安全**(可能被窃听)**的信道**确定一个**安全的密钥** $K$,用于加密之后的通讯内容。
题目描述
假定通讯双方名为 Alice 和 Bob,协议的工作过程描述如下(其中 $\bmod$ 表示取模运算):
1. 协议规定一个**固定的**质数 $P$,以及模 $P$ 的一个原根 $g$。**$\boldsymbol P$ 和 $\boldsymbol g$ 的数值都是公开的,无需保密。**
2. Alice 生成一个随机数 $a$,并计算 $A=g^a\bmod P$,将 $A$ 通过不安全信道发送给 Bob。
3. Bob 生成一个随机数 $b$,并计算 $B=g^b\bmod P$,将 $B$ 通过不安全信道发送给 Alice。
4. Bob 根据收到的 $A$ 计算出**密钥** $K=A^b \bmod P$,而 Alice 根据收到的 $B$ 计算出 $K=B^a\bmod P$。
5. 双方得到了相同的 $K$,即 $g^{ab} \bmod P$。$K$ 即之后通讯的加密密钥。
可见,这个过程中可能被窃听的只有 $A,B$,而 $a,b,K$ 是保密的。并且根据 $A,B,P,g$ 这 $4$ 个数,不能轻易计算出 $K$,因此 $K$ 可以作为一个安全的密钥。
当然安全是相对的,该协议的安全性取决于数值的大小,通常 $a,b,P$ 都选取数百位以上的大整数以避免被破解。然而如果 Alice 和 Bob 编程时偷懒,为了避免实现大数运算,选择的数值都小于 $2^{31}$,那么破解他们的密钥就比较容易了。
$T$ 次给定窃听得到的 $A,B$,你需要尝试破解出**密钥** $K$。
输入输出格式
输入格式
输入文件第一行包含两个空格分开的正整数 $g$ 和 $P$。
第二行为一个正整数 $n$,表示 Alice 和 Bob 共进行了 $n$ 次连接(即运行了 $n$ 次协议)。
接下来 $n$ 行,每行包含两个空格分开的正整数 $A$ 和 $B$,表示某次连接中,被窃听的 $A,B$ 的数值。
输出格式
输出包含 $n$ 行,每行 $1$ 个正整数 $K$,为每次连接你破解得到的密钥。
输入输出样例
输入样例 #1
3 31
3
27 16
21 3
9 26
输出样例 #1
4
21
25
说明
对于 $30\%$ 的数据,$2\le A,B,P\le 1000$;
对于 $100\%$ 的数据,$2\le A,B<P<2^{31},2\le g<20,1\le n\le 20$。
$\text{Statement fixed by @Starrykiller.}$