2015 Fiscal Year Research-status Report
情報理論的安全性をもつマルチキャスト通信の構築とその安全性解析
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26420345
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
岩本 貢 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (50377016)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 和夫 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (80333491)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ネットワーク符号化 / 放送型暗号 / 情報理論的安全性 / 秘密分散法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，研究当初の主要な課題 (a1) ネットワーク上でノードに演算を許すと，放送型暗号よりユーザ鍵を短くしたり，平文サイズを長く出来るか (a2) 共有鍵がない状況で，セキュアネットワーク符号の受信者制御が可能か (a3) 共有鍵をもたせると，セキュアネットワーク符号で安全に送信できるデータ量を増やせるか，のうち(a1)(a3)はYes, (a2)は安全性規準が弱い場合にはYesで，安全性規準を最も強くしたければNoとなるネットワークが存在することを示した．当初は全て肯定的に解決できると予想したが，部分的にはそうでないことが具体例を通して明らかになり，その意味で当初設定した課題に対する重要な知見が得られた．(a2)については，予想とは異なる結果となったものの，Noであった部分にこの問題特有の新しい安全性条件が関連する事が分かったことは大きな進展であると考えている．
しかし，上記(a1)～(a3)に関する現在の結果は，基本的なしきい値型ネットワークに基づくものであり，より一般のネットワークではまだ結論が出ていない．そこで，今後は予想と異なった(a2)を中心により一般的・定量的な評価が必要になると考えられる．なお，現在の所はアドホックに実現されているが，符号化を考えるに際し，どのような技術が方式実現に寄与するかの見通しは得られている．
上記の成果は，暗号と情報セキュリティシンポジウムにて研究速報として報告した．学会等での発表は平成28年度に行う予定である．また，上記以外に，本研究と非常に関わりが深い秘密分散法，情報理論的暗号理論に関する成果を幾つか得ることが出来た．
今後は，上記(a1)～(a3)の課題を，任意のネットワークに対して解決することが必要となる．あわせて，秘密分散法など，関連する情報セキュリティ技術の開発も行う．
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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
今年度は，ネットワーク符号化を用いた放送型暗号についての基礎的な知見を得ることに成功し，アドホックながら実際の構成例を得ることが出来た．
この課題は暗号理論と情報理論の境界領域に属するため，先行研究が存在しせず，具体例から検討を行った．そこで，ネットワーク符号の特殊ケースである(2,3)しきい値型の秘密分散ネットワークに対して，実際に符号化が可能であるかを検討した．その結果，概ね当初の予想通り，ネットワークの存在を仮定し，ネットワーク符号化の技術を用いることで，通常の放送型暗号よりも送信データのレートや鍵サイズの改善が可能であることを明らかにした．現在検討している秘密分散型のネットワークに比べて，ネットワーク符号はにおけるネットワークのグラフ構造はより一般的なので，今後の研究によって，より効率的な放送型暗号が実現できる可能性が示唆された．
今回の検討において，ネットワーク符号を放送型暗号に応用する場合には，ネットワーク符号における盗聴と，放送型暗号におけるユーザの結託に加えて，結託者による盗聴という，両者の方式を融合した場合にのみ表れるタイプの攻撃を考慮する必要があることが分かった．我々の成果に依れば，送信側の符号化を工夫することで，このタイプの攻撃も含めた考えられる攻撃全てに対して，安全かつ高効率な方式が実現できることが出来る．符号化の構成方法は，強安全なネットワーク符号化に関する符号化方式をベースとし，現在の所はアドホックに実現されているが，符号化を考えるに際し，どのような技術が方式実現に寄与するかの見通しを得ることには成功している．
なお本研究は，暗号と情報セキュリティシンポジウムにて研究速報として報告した．学会等での発表は平成28年度に行う予定である．また，上記以外に，本研究と非常に関わりが深い秘密分散法，情報理論的暗号理論に関する成果を幾つか得ることが出来た．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方針としては，今年度得た秘密分散型ネットワークにおける放送型暗号の厳密なモデル化を行うことが第一に挙げられる．その上で，強安全なネットワーク符号化の技術に基づく，ネットワーク型放送型暗号の一般的な構成を議論する．その際には，今年度の議論で明らかになった「結託者による盗聴」に関する構成が最も新しい部分になると予想される．既に得ている構成例を参考に，符号化アルゴリズムを検討し，さらに，得られた方式を放送型暗号のネットワークに適用した場合には放送型暗号の既知の効率の良い方式が得られることを目指す．得られた結果が従来の放送型暗号より短い鍵サイズでより大きい伝送速度が実現できるかをより詳細かつ，一般的に議論する．
モデル化に基づく重要な検討事項に，情報理論的な技術に基づく符号化限界の議論がある．この議論は提案方式の最適性を明らかにするという意味において基本的で重要な問題である．さらに，今回の問題においては，符号化限界の議論を用いて，どのようなネットワークが放送型暗号へ応用するときに適しているかを考えることが出来る可能性がある．ネットワーク符号化は通常，ネットワークが与えられた下で議論することが多いが，我々はどのようなネットワークが放送型暗号に適しているかが知りたいので，この議論は単なる最適性の議論にとどまらない重要さがあると考えている．また，ネットワークのノード数などと効率性の関係などを調べることで，実際のネットワークのどの性質がこの問題設定で有効な結果を出せるのか検討する．
なお，得られた結果は国内会議・国際会議等で順次発表していく．また，秘密分散法などの関連具術についても情報を収集し，考察を深めることで，本研究の進展を後押しするように努める．
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| Causes of Carryover |
現在得ている「ネットワーク符号化を用いた効率の良い放送型暗号」に関する成果を，国内シンポジウム・国際会議にて発表しようと計画しており，その予算として，出張費用を次年度に繰り越している．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在得ている「ネットワーク符号化を用いた効率の良い放送型暗号」に関する成果を，国内シンポジウム・国際会議にて発表しようと計画しており，そのための旅費として使用する予定である．
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