検索可能暗号の応用システムに関する研究

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11289
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 大瀧 保広 茨城大学, IT基盤センター, 准教授 (30261738)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 検索可能暗号 / 暗号化インデックス / 実装

Outline of Annual Research Achievements

検索可能暗号の典型的な応用例として、ドキュメントを暗号化してサーバに格納し、復号することなく特定のキーワードを含むドキュメントを取り出すものがある。一般に検索はキーワードと文書の対応関係を暗号化された形で記録する暗号化インデックスを用いて実現する。暗号化ドキュメントと暗号化インデックスをサーバに格納した後に、ドキュメントの追加更新削除が行えるように暗号化インデックスを構成するものを動的な検索可能暗号と呼ぶ。動的な検索可能暗号の研究では所望の機能を実現するために暗号化インデックスをどのように構成するかが重要となる。しかし数学的なモデルでの提案だけで実装まで行っていないものも多い。このような提案モデルを実際にプログラムとして実現しようとすると様々な問題点が想定される。本研究では、暗号化インデックスのデータ構造とその操作手順の実現時における問題点を解明することを目的としている。
2021年度は、基本的な暗号化インデックスの提案である線形リストをベースとする方法、マトリックス構造をベースとする方法の2種類について、オンメモリで実装する方式、ファイルシステム上に実装する方式、データベース上に実装する方式での実装を進めた。特に線形リストを用いる方法ではポインタをどのように表現するか、またマトリックスをベースとする方式ではデータの増加に伴うマトリックスサイズの変化に対応する格納方法などが実装上の問題となることがわかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2021年度は、昨年度に作成した評価用のデータセットの作成を基本的な検索可能暗号方式の実装を行なった。実装については、基本的なインデックスのモデルをオンメモリ、ファイルシステム、データベース(MariaDB,MongoDB)上の3つの手法で実装している。これらを通して暗号化インデックスの実装上の問題点を確認することを目的としている。
しかし実装に予想以上に時間がかかってしまい、現在はまだ基本操作が正しく動作しているかの確認を行なっている段階である。当初の計画では、昨年度作成した大規模なデータを用いて各手法の性能評価までを行う予定であったので、全体としては計画は遅れていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は最終年度であるため、昨年度作成した大規模なデータを用いて各実装方法における性能評価などを行い、実装上の問題点を明らかにする。特に性能評価を行う上で、時間や暗号化処理の回数、記憶領域の管理の複雑さなどについて評価する。より複雑な暗号化インデックスについても、同様に実装と評価を行いたい。
なお、研究計画全体の目標であった、分散データベースシステム上での暗号化インデックスの実装や評価については、時間が足りないことが予想される。