2020 Fiscal Year Research-status Report
ユーザ間の通信が不要な分散セキュリティ技術に関する研究
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18K11304
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
尾花 賢 法政大学, 情報科学部, 教授 (70633600)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マルチパーティ計算 / 非対話型プロトコル / 通信量削減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非対話型マルチパーティ計算(以下NIMPCと記す)の理論的，実用的発展に向けて，今年度も引き続き複数ビット(Lビット)出力の任意の関数に対する効率的なNIMPCの構成法を検討した．今年度は，任意の関数に対するNIMPCを実現するための要素技術となるindicator関数の構成に関して，連立一次方程式の解空間の自由度を利用した従来より効率の良い方式を構成し，昨年度開発した方式の半分程度の乱数サイズで任意の関数に対するNIMPCを実現できる目処がついた．
また，ユーザ間で通信を行わずに関数の値を計算するプロトコルにおいて不正を検出する方法として，VMSSと呼ばれる特別な秘密分散技術について検討を行なった．VMSSは秘密情報を安全に分散管理するとともに，ユーザ間の通信なしに管理された秘密の乗算を計算できる特別な秘密分散方式であり，不正を行うユーザを高い確率で検知する機能を備えている．今年度は，秘密の部分情報に有限体の要素一つを追加するだけでプロトコルのルールに従わない参加者の存在を検知する方式の開発を行った．
小型ロケットや小型人工衛星と基地局の通信を安全に行う方式についても引き続き検討を行っており，今年度は，昨年度までに開発したユーザ間のインタラクションを極力排除する通信方式を一般化し，必要な鍵サイズと不正の成功確率の二つのパラメータの自由度を上げることのできる新しい方式の開発を行った．また，宇宙空間に存在する高エネルギーな放射線による装置故障に高い耐性を持たせる通信方式の検討も行い，基本的な方式設計に一定の目処を立てることができた．
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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
プロトコルの上界の改善については，昨年度に大きなブレイクスルーがあり，必要な乱数サイズを同じアプローチの従来方式に対して1/Lに削減することができた(Lは計算する関数の出力ビット長)．今年度はさらに昨年度の方式の半分程度まで必要な乱数サイズを削減することができ，このアプローチでのほぼ限界まで乱数サイズが削減できているのではないかと考えている．今年度考案した方式は，昨年度構成したユニバーサルハッシュ関数族を利用した方式のアイデアに加え，線形連立一次方程式の解空間の自由度を利用した方式になっている．同様のアプローチは他の暗号プロトコルにも応用できる可能性があるため，今回の貢献はNIMPCに限らず多方面への応用が期待される興味深い成果と言える．
ユーザの不正を防止する非対話型の暗号技術に関しても，NIMPCとは異なる枠組みでも不正の検知が行えることを示しており，研究は順調に推移していると考えている．来年度は今年度考案した技術がNIMPCに適用可能かどうかも含めて引き続き検討を行なっていく予定である．
小型ロケットや小型人工衛星の通信においてユーザ間の通信を極力削減する技術に関しても，パラメータの一般化，装置故障に耐性のある方式など，研究が多方面に展開されてきており，実用化フェイズを見据えた研究が順調に進んでいると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
非対話型マルチパーティ計算の乱数サイズの上界の改善に関しては，今年度開発した方式がこのアプローチで達成できる限界までほぼ達していると考えられるため，今後は，方式の実装など実用化に向けた検討を進めていく予定である．
ユーザの不正防止を行う技術に関しては，今年度検討した不正検知可能な秘密分散技術をNIMPCに適用可能か否かを明らかにする予定である．
小型ロケットや小型人工衛星の安全な通信など実用的な暗号プロトコルに関しては，提案した方式のFPGA実装などを通して，有効性の検証を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
本年度はNIMPCや実用的なプロトコルの理論的な検討に注力したため，実装のために予定していた予算が未使用となった．来年度は今年度までに行なった理論検討の実装を行うことで，有効性検討を行うため，計算機やFPGAなどの購入に予算を充てる予定である．
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