2017 Fiscal Year Annual Research Report
A proposal of a method of securing cloud services based on secret sharing / secure computation and a proposal of safety performance evaluation method
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16H02813
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
佐藤 文明 東邦大学, 理学部, 教授 (40273164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金岡 晃 東邦大学, 理学部, 准教授 (00455924)
白鳥 則郎 中央大学, 研究開発機構, 機構教授 (60111316)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 情報システム / セキュア・ネットワーク / ディペンダブル・コンピューティング / 暗号・認証等 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、クラウドサービスにおいて内部不正や外部からの不正アクセスによる情報流出を防ぎ、安全に機密情報を保持するための秘密計算に基づく情報管理方式を提案し実現するとともに、システムの安全性を評価するための指標及び分析ツールを開発することである。具体的には、（１）実数に基づく秘密分散型の秘密計算方式の提案、（２）具体的な応用システムに適用するためのクラウド間通信プロトコルの設計、（３）信頼性理論の考え方を発展させたセキュリティに関わるクラウドの安全性分析手法の確立である。
平成２９年度は、（１）簡易型秘密計算アルゴリズムの改良と実装、（２）簡易型秘密計算アルゴリズムの具体的なシステムへの応用を実施した。具体的には、（１）において秘密計算アルゴリズムの計算速度を高速化するための検討としてAliasgariらの手法の軽量実装方式を検討した。また、簡易型秘密計算アルゴリズムを実施する際に、既に確立している単純な四則演算についての手順に加えてサーバ間で中間結果を交換させて、最終結果のみをクライアントに戻す計算手順を設計し、いくつかの具体的な応用に適用した。（２）においては、ネットワーク構成情報及び分析ルールを開示することなく、ネットワークのリスク分析を行うためのシステムとして、本研究における秘密計算を適用する方法についても検討する。また、簡易型秘密計算の応用として、Q-LearningとProfit Sharingという２つの教師なし機械学習への適用を行い、その有効性を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
従来の簡易型秘密計算法の問題点の一つは、加減算と乗除算の混在した計算をクラウド上の秘密分散した状態で計算できないため、クライアントに中間結果を戻して最終計算を行う必要があった点である。佐藤はその問題点に対し、クラウド上のサーバ間で秘密計算の中間結果を交換し、クライアントに最終結果のみを返すアルゴリズムを昨年度開発した。今年度は、そのアルゴリズムを具体的な問題（フーリエ変換、範囲検索、異常値検出）に適用し、その成果を国際会議CISIS2018に提出し、採録されている。
金岡は実数計算型の秘密計算アルゴリズムの改良方法の研究として、Aliasgariの方法について、より軽量な計算方法を検討し、その成果を国際会議に発表した。
白鳥は簡易型秘密計算の応用としては、Q-LearningとProfit Sharingという２つの教師なし機械学習への適用を行い、その有効性を評価しており、その結果を国際会議論文として報告した。
以上の状況から、ほぼ予定通りに研究成果が出ていると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）秘密計算アルゴリズムの改良
本研究で提案秘密分散・秘密計算アルゴリズムは、ノード数が２つか３つ程度の規模のシステムを想定している。しかし、複数のサイトが協力してデータを持ち寄り、大規模な分析をするような際には、秘密分散・秘密計算のノード数をより大きなものにできる必要がある。そのためのアルゴリズムの拡張と、性能評価を実施する。
（２）秘密計算アルゴリズムの応用
秘密計算アルゴリズムの応用として、位置情報管理サービスにおけるプライバシー保護への適用を行う。昨年度、位置情報管理に適用して、範囲検索を実施するためのサーバ間連携について提案と評価を行ったが、今年度はより高度なプライバシーを保つための位置情報のあいまい化やダミー情報の追加等の方式との組み合わせを検討する。
また、パスワードの強度を計算するパスワードメータがよく利用されているが、パスワードそのものを送信することなく強度を計算するシステムへの適用を検討する。
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