| Project/Area Number |
19K20272
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60070:Information security-related
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| Research Institution | University of Nagasaki (2022)
Hokkaido Information University (2019-2021) |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ディジタル署名 / 多重署名 / 集約署名 / 格子 / 緊密性 / 量子ランダムオラクル / 耐量子性 / 安全性証明 / IDベース多重署名 / Algebraic Group Model / Fiat-Shamir型署名 / 格子署名 / 量子ランダムオラクルモデル / 緊密な安全性 / Linear ID / Lossy ID / Key Aggregation / マルチ署名 / Fiat-Shamir変換 / ランダムオラクルモデル / プログラミング性 / 情報セキュリティ |
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| Outline of Research at the Start |
近年, 「ブロックチェーン」や「IoT機器」の活用に期待が高まっている. しかし, 内在する次の2つの問題により, これらはいずれ破綻する恐れがある. 1つ目は, 生成される署名データ量の肥大化問題であり, 2つ目は, 量子コンピュータが実用化された場合の安全性の破綻問題である. これらは共に, 使用される署名技術の性能に起因しており, 前述の問題を同時に解決できる署名技術は未だ存在していない. そこで本研究では, 前述の問題を同時に解決できる「圧縮可能性」（膨大な署名データ量を縮小できること）と「耐量子性」（量子コンピュータからの攻撃に耐えうること）を共に備えた署名技術を新たに開発する.
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| Outline of Final Research Achievements |
The goal of this research project is to develop digital signature schemes that can be used as a foundation for blockchain and IoT devices. For this purpose, we developed a signature scheme with both compressibility (the property that can reduce a huge amount of signature data sizes) and quantum resistance (the property that can withstand attacks against a quantum computer). Namely, we developed the first lattice-based multi-signature secure in the quantum random oracle model. Moreover, we also conducted the security evaluation of the underlying signature schemes, i.e. the Fiat-Shamir-type signature schemes, and a study of functions desirable for blockchain and IoT devices.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究課題での署名技術は，ブロックチェーンの基盤やIoT機器から収集するデータの安全性（認証と改ざん検知）の保証が目的であった．これらはいずれもSociety5.0実現の根底をなす技術であり，開発した署名技術はこの実現の一助となることが社会的意義といえる．一方，開発の格子ベースの多重署名は，初の量子ランダムオラクルでの安全性を保証しているほか，この起点の署名技術であるFiat-Shamir型署名の安全性証明可能性分析までも実施していたが，これらの結果は理論安全性証明における新たな知見であることからも，学術的意義に値する．
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