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2021 Fiscal Year Research-status Report

多変数多項式暗号に対する理論的安全性解析

Research Project

Project/Area Number 20K19802
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

中村 周平  日本大学, 生産工学部, 助教 (00824038)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords多変数多項式暗号 / Rainbow / 直接攻撃 / RBS攻撃 / Tomae-Wolf algorithm / BIPC問題
Outline of Annual Research Achievements

2021年度は, 多変数多項式暗号の安全性に関連して以下の研究を行った. (1) Rainbow 暗号に対するRainbow-Band-Separation 攻撃の評価の研究を九州大学の池松泰彦氏, 東京大学の王亜成氏,東京大学の高木剛氏, シンシナティ大学のJintai Ding氏と共に行った. Rainbow暗号は本研究課題の主な対象であり, 現在, 米国立標準技術研究所の耐量子計算機暗号標準化プロジェクトの最終候補となっている. 研究結果は学術雑誌Theoretical Computer Scienceにて発表された. (2) Jiahui Chenらにより2019年に学術雑誌Theoretical Computer Scienceにて発表された暗号化方式の安全性評価を九州大学の池松泰彦氏と共に行った. この結果は, 国際会議第7回International Conference on Mathematics and Computingのプロシーディングとして発表された. (3) 多変数多項式暗号はMQ問題の困難性を安全性の根拠とする. MQ問題を解く方法として, Tomae-Wolf algorithmを利用して解く方法があるが, しらみつぶし探索と組み合わせた手法を, 東京大学の古江弘樹氏, 高木剛氏と共に研究した. 研究結果は国際会議PQCrypto2021で発表された. (4) 2020年にサントソ氏により提案されたBIPC問題を基にした暗号方式に対する解析を, 九州大学の池松泰彦氏, 電気通信大学のバグスサントソ氏, 岡山理科大学の安田貴徳氏と共に行った. 研究結果は国際会議Inscrypt2021で発表された.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2020年度に行われたRainbow に対する解析は当初の計画以上に進展したため, 2021年度はその他の多変数多項式暗号への適用することを想定していた. しかしながら, 2020年での進んだ研究でまだ整備するべき部分がいくつか見つかり, それらを実行することに2021年度の研究は割かれた. 総合的に見ると, 当初の研究計画としてはおおむね順調に進展していると思われる.

Strategy for Future Research Activity

次年度では2021年度に整備された成果を利用し, Rainbow 暗号以外の多変数多項式暗号や関連する問題への影響について調査を行う. また, 本研究課題終了後への発展を見据え, 最終的な研究報告を様々な学会等で発表することを予定する.

Causes of Carryover

新型コロナウィルスを理由に, 研究課題遂行のための研究環境および研究発表などに影響がでたため, 予定していた目的での費用の使用に変更が生じたことによる.
当影響が続く限り, 予定していた旅費等の出張を目的とした経費を, オンラインでの打合せを行う環境整備のための物品購入等に当てることを計画している.

  • Research Products

    (5 results)

All 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] New complexity estimation on the Rainbow-Band-Separation attack2021

    • Author(s)
      Shuhei Nakamura, Yasuhiko Ikematsu, Yacheng Wang, Jintai Ding, Tsuyoshi Takagi
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science

      Volume: 896 Pages: 1-18

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.09.043

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Security Analysis via Algebraic Attack Against "A New Encryption Scheme for Multivariate Quadratic System"2021

    • Author(s)
      Yasuhiko Ikematsu and Shuhei Nakamura
    • Journal Title

      Proceedings of the Seventh International Conference on Mathematics and Computing

      Volume: 1412 Pages: 9-21

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Security Analysis on an ElGamal-Like Multivariate Encryption Scheme Based on Isomorphism of Polynomials.2021

    • Author(s)
      Ikematsu Y., Nakamura S., Santoso B., Yasuda T.
    • Journal Title

      Inscrypt 2021. Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 13007 Pages: 235-250

    • DOI

      10.1007/978-3-030-88323-2_12

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improving Thomae-Wolf Algorithm for Solving Underdetermined Multivariate Quadratic Polynomial Problem2021

    • Author(s)
      Hiroki Furue, Shuhei Nakamura and Tsuyoshi Takagi
    • Journal Title

      PQCrypto 2021, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 12841 Pages: 65-78

    • DOI

      10.1007/978-3-030-81293-5_4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 多変数多項式暗号における連立代数方程式の求解計算量評価2021

    • Author(s)
      中村周平
    • Organizer
      総務省プロジェクト「5G等のための耐量子計算機暗号の機能付加技術等(耐量子 コンピュータセキュリティ技術)」招待講演
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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