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2021 Fiscal Year Research-status Report

カードベース暗号の継続的発展

Research Project

Project/Area Number 21K11881
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

水木 敬明  東北大学, サイバーサイエンスセンター, 准教授 (90323089)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsカードベース暗号
Outline of Annual Research Achievements

カードベース暗号の研究分野の継続的な発展のため,当該年度は,交付申請書に記載した研究の目的と実施計画に従い研究を進め,次に列挙する成果を得た。
まず,カードベース暗号のメインストリームな研究テーマであるAND(論理積)の秘密計算について,最小枚数を用いた3入力ANDプロトコルの開発に取り組み,2回のシャッフルしか要さない効率的な新しいプロトコルを考案し,国際会議COCOON 2021においてその成果を公表した。また,3入力多数決関数の秘密計算の改良に取り組み,6枚という最小枚数とシャッフル2回で実現できる極めてシンプルなプロトコルを発見し,その成果を国際会議Indocrypt 2021において公表した。また,物理的なカード組を用いたゼロ知識証明の枠組みを確立するため,その定式化に取り組み,グラフ同型問題やグラフ3彩色問題に対するゼロ知識証明プロトコルをそのフレームワーク内で構築し,これらの成果を国際会議ProvSec 2021において公表した。また,パズルに対するゼロ知識証明プロトコルの構築として,SlitherlinkとMasyuに対するものを論文誌Theoretical Computer Scienceに掲載し,NurikabeとHitoriに対するものを国際会議CiE 2021にて公表し,Cryptarithmetic(覆面算)に対するものを国際会議UCNC 2021にて公表した。また,これまで培ってきたカードベース暗号の知見やテクニックを活用し,新しい物理的な道具としてボールと袋の利用を考え,それらを用いた効率的な秘密計算プロトコルを考案し,その成果を国際会議IEEE Computer Security Foundations Symposium (CSF 2021)において公表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究実績の概要に記した通り,初年度ながら合計7本の論文を学術論文誌や査読付き国際会議で公表することができた(すべてScopus収録)。具体的な数字としては,ElsevierのTheoretical Computer Scienceに1本,SpringerのLecture Notes in Computer Science (LNCS) に5本,IEEE Conference Proceedingsに1本を掲載している。以上により,本研究課題は順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

本年度の成果を踏まえつつ,当初の計画に従い,本研究を推進していく。

Causes of Carryover

次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。令和4年度請求額とあわせ,次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。

  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] How to construct physical zero-knowledge proofs for puzzles with a “single loop” condition2021

    • Author(s)
      Lafourcade Pascal、Miyahara Daiki、Mizuki Takaaki、Robert Leo、Sasaki Tatsuya、Sone Hideaki
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science

      Volume: 888 Pages: 41~55

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.07.019

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Another Use of the Five-Card Trick: Card-Minimal Secure Three-Input Majority Function Evaluation2021

    • Author(s)
      Toyoda Kodai、Miyahara Daiki、Mizuki Takaaki
    • Journal Title

      INDOCRYPT 2021, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 13143 Pages: 536~555

    • DOI

      10.1007/978-3-030-92518-5_24

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Card-Based Zero-Knowledge Proof Protocols for Graph Problems and Their Computational Model2021

    • Author(s)
      Miyahara Daiki、Haneda Hiromichi、Mizuki Takaaki
    • Journal Title

      ProvSec 2021, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 13059 Pages: 136~152

    • DOI

      10.1007/978-3-030-90402-9_8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Card-Minimal Three-Input AND Protocol Using Two Shuffles2021

    • Author(s)
      Isuzugawa Raimu、Toyoda Kodai、Sasaki Yu、Miyahara Daiki、Mizuki Takaaki
    • Journal Title

      COCOON 2021, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 13025 Pages: 668~679

    • DOI

      10.1007/978-3-030-89543-3_55

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Zero-Knowledge Proof Protocol for Cryptarithmetic Using Dihedral Cards2021

    • Author(s)
      Isuzugawa Raimu、Miyahara Daiki、Mizuki Takaaki
    • Journal Title

      UCNC 2021, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 12984 Pages: 51~67

    • DOI

      10.1007/978-3-030-87993-8_4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cooking Cryptographers: Secure Multiparty Computation Based on Balls and Bags2021

    • Author(s)
      Miyahara Daiki、Komano Yuichi、Mizuki Takaaki、Sone Hideaki
    • Journal Title

      IEEE Computer Security Foundations Symposium (CSF 2021)

      Volume: - Pages: 1-16

    • DOI

      10.1109/CSF51468.2021.00034

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Interactive Physical ZKP for Connectivity: Applications to Nurikabe and Hitori2021

    • Author(s)
      Robert Leo、Miyahara Daiki、Lafourcade Pascal、Mizuki Takaaki
    • Journal Title

      CiE 2021, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 12813 Pages: 373~384

    • DOI

      10.1007/978-3-030-80049-9_37

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 最小のカード枚数による対称関数の秘密計算について2022

    • Author(s)
      四方隼人, 豊田航大, 宮原大輝, 水木敬明
    • Organizer
      暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [Presentation] シャッフル1回のみの秘密計算に必要なカード枚数について2022

    • Author(s)
      葛馬知紀, 五十鈴川頼宗, 豊田航大, 宮原大輝, 水木敬明
    • Organizer
      暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [Presentation] 部分開示を用いるトランプカード金持ち比べプロトコル2022

    • Author(s)
      宮原大輝, 水木敬明
    • Organizer
      情報処理学会アルゴリズム研究会
  • [Presentation] 対称論理関数に対する最小枚数プロトコルの改良2022

    • Author(s)
      四方隼人, 豊田航大, 宮原大輝, 水木 敬明
    • Organizer
      情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会
  • [Presentation] トランプカードによる3入力論理関数の秘密計算プロトコル2022

    • Author(s)
      芳賀陸雄, 林優一, 宮原大輝, 水木敬明
    • Organizer
      情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会
  • [Presentation] カードベース3入力ANDプロトコルの比較2022

    • Author(s)
      吉田拓叶, 千田栄幸, 水木敬明
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
  • [Presentation] [招待講演]Six-Card Finite-Runtime XOR Protocol with Only Random Cut (from APKC 2020)2021

    • Author(s)
      豊田航大, 宮原大輝, 水木敬明, 曽根秀昭
    • Organizer
      電子情報通信学会情報セキュリティ研究会
    • Invited
  • [Presentation] 部分開示を用いるトランプカードプロトコルとその発展2021

    • Author(s)
      小山寛人, 宮原大輝, 水木 敬明
    • Organizer
      情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会
  • [Presentation] 最小枚数の非コミット型6入力ANDプロトコルのシャッフル回数の改善2021

    • Author(s)
      五十鈴川頼宗, 宮原大輝, 水木敬明
    • Organizer
      コンピュータセキュリティシンポジウム
  • [Presentation] 2枚の追加カードを用いた多入力ANDプロトコルのシャッフル回数の削減2021

    • Author(s)
      中林佳祐, 宮原大輝, 水木敬明
    • Organizer
      コンピュータセキュリティシンポジウム
  • [Presentation] ランダム二等分割カットのみを用いる5枚コミット型ANDプロトコル2021

    • Author(s)
      豊田航大, 宮原大輝, 水木 敬明
    • Organizer
      情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会

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Published: 2022-12-28  

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