We study the tasks of deterministically condensing and extracting from Online Non-Oblivious Symbol Fixing (oNOSF) sources, a natural model of defective randomness where extraction is impossible in many parameter regimes [AORSV, EUROCRYPT'20]. A $(g,\ell)$-oNOSF source is a sequence of $\ell$ blocks where at least $g$ blocks are good (independent, with min-entropy) and the remaining bad blocks are controlled by an online adversary and can be arbitrarily correlated with prior blocks. Previously, [CGR, FOCS'24] proved impossibility of condensing beyond rate $1/2$ when $g\le 0.5 \ell$ and showed existence of condensers for when $g \ge 0.51\ell$ and $n$ is exponential in $\ell$. In this work, not only do we construct the first explicit condensers matching the existential results of [CGR, FOCS'24], but we make a doubly exponential improvement by handling the case when $g\ge 0.51\ell$ and $n$ is only polylogarithmic in $\ell$. We also obtain a much improved explicit construction for transforming low-entropy oNOSF sources into uniform oNOSF sources. Next, we essentially resolve the question of the existence of condensers for oNOSF sources by showing the existence of condensers even when $n$ is a large enough constant and $\ell$ is growing (provided $g \ge 0.51\ell$). We apply our condensers to collective coin flipping and collective sampling, widely studied problems in fault-tolerant distributed computing, and provide very simple protocols for them. Finally, we study the possibility of extraction from oNOSF sources. For lower bounds, we introduce the notion of online influence - extending the notion of influence of boolean functions - and establish tight bounds that imply extraction lower bounds. We also construct explicit extractors via leader election protocols that beat standard resilient functions [AL, Combinatorica'93].


翻译:我们研究了确定性压缩与从在线非遗忘符号固定(oNOSF)源中提取的任务,这是一种有缺陷的随机性自然模型,在许多参数范围内提取是不可能的[AORSV, EUROCRYPT'20]。$(g,\ell)$-oNOSF源是一个包含$\ell$个块的序列,其中至少$g$个块是“好”的(独立且具有最小熵),其余“坏”块由在线对抗者控制,并可与先前块任意相关。先前,[CGR, FOCS'24]证明了当$g\le 0.5 \ell$时压缩率无法超过$1/2$,并展示了当$g \ge 0.51\ell$且$n$是$\ell$的指数函数时压缩器的存在性。在本工作中,我们不仅构建了首个与[CGR, FOCS'24]存在性结果匹配的显式压缩器,而且通过处理$g\ge 0.51\ell$且$n$仅为$\ell$的多对数函数的情况,实现了双指数级改进。我们还获得了将低熵oNOSF源转换为均匀oNOSF源的显著改进的显式构造。接下来,我们通过证明即使$n$是足够大的常数且$\ell$增长时(只要$g \ge 0.51\ell$)压缩器仍然存在,基本解决了oNOSF源压缩器存在性的问题。我们将压缩器应用于集体抛币和集体采样——容错分布式计算中广泛研究的问题——并为其提供了极其简单的协议。最后,我们研究了从oNOSF源提取的可能性。对于下界,我们引入了在线影响力的概念——扩展布尔函数的影响力概念——并建立了暗示提取下界的紧界。我们还通过领导者选举协议构建了显式提取器,其性能超越了标准弹性函数[AL, Combinatorica'93]。

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