2020 Fiscal Year Annual Research Report
ストリーム暗号カオス総合システムに関する実証的研究
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18H03307
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
宮野 尚哉 立命館大学, 理工学部, 教授 (10312480)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀尾 喜彦 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60199544)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ストリーム暗号 / カオス / 秘密鍵交換 / ハッシュ関数 / 疑似乱数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、post-quantum cryptographyを指向して、暗号化・復号、秘密鍵交換、および、送信者認証をカオス動力学モデルによって実現するストリーム暗号カオス総合システムの実証的研究である。システムの基本要素は、疑似乱数生成器、秘密鍵交換システム、および、鍵共有確認システムである。これら3つの要素が、すべて、カオス力学系を応用して構成される。
暗号化・復号における2進疑似乱数列は拡張ローレンツ振動子によって生成される。送信者と受信者は、同一の2進係数ベクトルで特定される拡張ローレンツ振動子を共有しなければならない。この2進係数ベクトルは、送信者と受信者でそれぞれ異なる物理乱数によってランダム化されたローレンツ振動子間のカオス同期に基づく秘話通信により安全に共有される。ランダム化にもかかわらず、カオス同期は漸近安定であるので、ほぼ100％の確率で同一の2進係数ベクトルが送信者と受信者間で共有されるが、同一性は、ロジスティック写像を応用して構成されるハッシュ関数のハッシュ値によって確認できる。
上記の一連のストリーム暗号システムをPython3.8によってソフトウェア化し、Raspberry Pi 4 Model B (4GB)上にインストールした。研究代表者と研究協力者が所属する研究機関は、それぞれ、滋賀県草津市、および、宮城県仙台市であるが、これら2地点間でインターネット（WiFi）を介して、油絵画像データ（J. Vermeer, 真珠の耳飾りの処女）の暗号通信実験を行った。2進係数ベクトルの交換には2分以内、画像データの通信には5分以内の時間を要したが、データの暗号化・復号は完全に遂行され、本ストリーム暗号通信は実際の通信システム上で実施可能であることが実証された。今後、ソフトウェアとハードウェアの最適化を通して動作速度は改善可能である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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