#L2531. 「CQOI2018」破解 D-H 协议

「CQOI2018」破解 D-H 协议

题目描述
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(密码)的情况下,通过不安全的信道(可能被窃听)建立一个安全的密钥 (K),用于加密之后的通讯内容。

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)。(P) 和 (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 (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) 可以用于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。


输入格式
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) 数值。


输出格式
输出包含 (n) 行,每行一个正整数 (K),为每次连接你破解得到的密钥。


样例
输入:

3 31
3
27 16
21 3
9 26

输出:

4
21
25

数据范围与提示
对于 (30%) 的数据,(2 \leq A, B, P \leq 1000)。
对于 (100%) 的数据,(2 \leq A, B < P < 2^{31}),(2 \leq g < 20),(1 \leq n \leq 20)。