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A Practical Pairing-Based Cryptography

Research Project

Project/Area Number 21K17740
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 60070:Information security-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Ishii Masahiro  東京工業大学, 学術国際情報センター, 助教 (10794399)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywordsペアリング暗号 / ペアリングフレンドリ楕円曲線族 / 群所属判定問題 / 余因子消去 / 同種写像 / 分散処理基盤 / 楕円曲線 / 自己準同型環 / 楕円曲線暗号 / ペアリングフレンドリ曲線 / 安全性解析 / 暗号実装
Outline of Research at the Start

本研究では効率的なペアリングベース暗号に寄与するペアリングとその構成法の提案を行う.
ペアリングの最近の安全性解析結果により,効率的なペアリング暗号のための多岐に渡るパラメータ選定とその構成法は依然不明な箇所が多く,新たな候補の曲線に対し,最適な計算アルゴリズムが見いだされていない.
本研究においては,匿名認証やブロックチェーンなど様々なペアリング暗号技術の効率化に寄与する最適な暗号パラメータの探索とペアリングの構成を行い,その成果をペアリング暗号の利用者・実装者に提供する.

Outline of Final Research Achievements

We presented a concrete and efficient method for constructing pairing-based cryptography, which can be applied to technologies such as blockchain. In particular, we concisely and comprehensively described when and how group membership verification in the group of rational points on an elliptic curve, a technique to ensure the validity of numbers handled in pairing-based cryptography, can be performed within the parameter space for constructing pairings.
As a result, a more efficient and practical method for constructing pairing-based cryptography has been elucidated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究対象のペアリング暗号は,ブロックチェーンや,トラステッド・コンピューティングなど現代・次世代のサイバーセキュリティインフラを支える技術の重要な一構成要素であり,実用化されている.
本研究成果により,効率的かつ安全なペアリング暗号の具体的な構成法が与えられ,特にペアリングが関係する暗号アプリケーションの設計者・実装者が,迷わずより適した暗号のパラメータと構成の選択が可能となった.さらに,楕円曲線の暗号に適した新たな性質を解明し,学術的な貢献も果たした.

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] An Optimization for Efficient Computation of Multi-radical (3,3)-isogenies on Jacobians2024

    • Author(s)
      M. Ishii, D. Hayashida
    • Journal Title

      Mathematical Foundations for Post-Quantum Cryptography: Crypto-Math CREST

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 暗号化通信におけるマイニング検知2024

    • Author(s)
      渋谷 聡志,石井 将大,田中 圭介
    • Organizer
      2024年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2024)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 同種写像暗号における超楕円曲線間の同型写像計算コストについて2023

    • Author(s)
      林田 大輝,石井 将大
    • Organizer
      ISEC・IT・RCC・WBS合同研究会(2023年3月)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アーベル曲面上の同種写像計算のexplicit formulaeに関する一考察2022

    • Author(s)
      林田 大輝, 石井 将大
    • Organizer
      ISEC・IT・RCC・WBS合同研究会(2022年3月)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ペアリング高速計算に適した楕円曲線における群所属判定2022

    • Author(s)
      安田 貴徳, 石井 将大, 照屋 唯紀
    • Organizer
      2022年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2022)
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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