2017 Fiscal Year Research-status Report
Study on Substring Symmetric Searchable Encryption based on Finite Automata
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17K00183
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
山本 博章 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10182643)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 検索可能暗号 / 部分文字列検索 / 有限オートマトン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年は下記の事項を実施した。
１．効率的な検索可能暗号の提案：階層型ブルームフィルタと転置索引を組み合わせた手法である。転置索引だけで暗号化索引を構成する従来の手法は、単純な配列で実現しようとすると、暗号化索引のサイズがセキュリティパラメータに依存する。そのため、安全性を高めようとすると、暗号化索引のサイズが大きくなってしまう。研究代表者は、階層型ブルームフィルタと転置索引を組み合わせることで、セキュリティパラメータのサイズに依存しない暗号化索引の構成法を示した。提案法は、キーワードの個数分のサイズの整数型配列によって実現することができるため、コンパクトな暗号化索引を実現できる。実際、実データを用いた実験において、従来法と比べ、暗号化索引のサイズがかなり小さくなることを確認した。また、従来法はランダムオラクルを利用することで適応的安全性を実現していたが、提案法は、通信回数を1回増やすことにより、ランダムオラクルを用いない適応的安全なシステムとなっている。
２．部分文字列検索に対応した検索可能暗号の改良と実験的評価：DAWG(Directed Acyclic Word Graph)は、対象となるドキュメントのすべての文字列を認識するコンパクトな決定性有限オートマトンである。研究代表者は、DAWGと階層型ブルームフィルタを組み合わせた手法を提案したが、従来法では、アルゴリズムの評価と実験的な評価が十分になされていなかった。本研究では、従来法では不十分であったDAWGによる暗号化索引の構成アルゴリズムを改良するとともに、実験的に提案法を評価した。実験により、検索時間は早いが、暗号化索引のサイズに改良の余地があることが分かった。
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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
通常の検索可能暗号について、ランダムオラクルを用いない効率的なシステムを構築することができた。また、部分文字列検索に対し、DAWGと階層型ブルームフィルタを組み合わせた手法について、理論的評価だけでなく、実験的な評価ができた。この結果は、現時点での問題点を明らかにするだけでなく、改良に向けた研究の足掛かりとなっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
下記の点について研究を進める。
１．暗号化索引の改良：現在の提案法は、暗号化索引を構成するとき、文字列をブロック化し、暗号化DAWGを構成している。この手法は、安全性を高めることはできるが、任意の部分文字列を検索できるようにするために、DAWGに多くの状態を追加する必要がある。そのため、理論的には元のファイルのサイズのオーダーで暗号化索引を構成できるが、通常のDAWGよりも多くの状態および状態遷移が必要となり、暗号化索引のサイズが大きくなる。このことは実験でも確認している。そこで本研究では、よりサイズの小さい暗号化索引を構成するためDAWGの構成法を改良する。具体的には、状態遷移の仕方を改良することにより、通常のDAWGと同サイズのDAWGを構成する手法を設計する。これにより、安全性の高い、コンパクトな暗号化索引を設計できる。本研究では、さらに、適応的安全なシステムの構築に関する研究も進める。
２．動的データに対応した検索可能暗号の設計：提案法は静的データに向けた手法となっている。すなわち、あらかじめすべてのデータが与えられ、追加・削除等は考えていない。多くの応用において、データの更新が行われる。そこで、本研究では、データに対し追加・削除等の更新が発生する動的なデータに対応した検索可能暗号の開発を目指す。追加・削除の機能の追加では、静的データとは異なる安全性が求められる。したがって、設計にあたっては、これらの安全性を満たすように注意する。
３．より柔軟な検索クエリに対応した検索可能暗号の構築：ブルームフィルタを用いた有限オートマトンの表現法は、オートマトンの構造を隠すことができるため安全性が高い。そこで、この手法を応用し、柔軟な形をしたクエリに対する検索可能暗号の構築を目指す。
４．提案法の実験的評価：理論的な考察だけでなく、実験的な評価も実施する。
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| Causes of Carryover |
ほぼ予定通り予算を執行できたが、予算内に収めるために調整した結果、残額が生じた。次年度の予算と合わせて執行する。使用計画は、実験用のコンピュータ及び関連するソフトウェアを購入する。実験では大学院生に補助をお願いする予定であるのでその謝金としても使用する。また、関連する学会への参加費、旅費として使用する。論文投稿に当たっては、英語論文の校閲費、論文の投稿料として使用する。
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