2019 Fiscal Year Research-status Report
Computational Models in Cryptography for Encrypted Computation
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17K12640
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
河内 亮周 三重大学, 工学研究科, 教授 (00397035)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 乱択符号化 / 秘匿計算プロトコル / コミットメントスキーム / 耐量子安全性 / 情報理論的安全性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度においては計算内在型暗号の中でも重要な技術である乱択符号化を応用してコミットメントスキーム（電子封筒）と呼ばれる暗号基盤要素の構成を行い，その耐量子安全性（量子コンピュータによる攻撃に耐える安全性）を解析した．コミットメントスキームはゼロ知識証明システムなどネットワーク認証技術などに応用される基盤技術である．特に本研究で提案されたコミットメントスキームは出力局所性と呼ばれる並列計算機で高速化するのに適した構造を持っており，既存のコミットメントスキームと比較して並列化による高速化が容易になっているという特徴を持っている．既存研究としてApplebaumらは同様に暗号基盤要素である耐衝突ハッシュ関数が乱択符号化に基づいて構成していたが，本研究では研究プロジェクトで得た行列解析の知見により更にその結果を発展させることによって構成を可能とした．
また米国標準技術研究所が実施している耐量子暗号標準化においてMelchorらが2018年に提案している行列－ベクトル積に雑音を加える誤り訂正符号ベースの公開鍵暗号システムHQCに基づいた秘匿計算プロトコルを提案していたが，この秘匿計算プロトコルおよび基となる公開鍵暗号システムHQCの復号誤り確率は実験的には尤もらしいことが確認できる数学的仮定をおいて解析されていた．本研究においては本研究プロジェクトにて得られた確率解析の技術を駆使し，その数学的仮定無しで復号誤り確率を評価する手法を得ることができ，数学的により厳密に復号誤り確率の評価を行うことに成功した．
さらに情報理論的安全な秘匿計算プロトコルの亜種である秘匿同時通報および条件付き秘密開示と呼ばれるプロトコルの通信効率の限界をいくつかの具体な計算タスクについて明らかにした．
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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
当初の研究計画にあったように計算内在型暗号技術の高度な応用プロトコルとして出力局所性を持つコミットメントスキームの構成・安全性解析および秘匿計算プロトコルの亜種である秘匿同報通信・条件付き秘密開示プロトコルの通信効率の限界解析などの暗号理論における具体的応用に関する研究成果を得ており，進捗状況はおおむね順調であると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き計算内在型暗号における暗号理論的応用について取り組む．特に本年度に取り組み始めた秘匿計算プロトコルの通信効率解析に続いて，秘匿計算その他の暗号プロトコルにおける共有乱数等の計算資源の多面的な効率化の可能性・限界についての研究を推進したい．
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