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グレブナー基底計算アルゴリズムの深化

研究課題

研究課題/領域番号 18K03432
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関立教大学

研究代表者

横山 和弘  立教大学, 理学部, 教授 (30333454)

研究分担者 野呂 正行  立教大学, 理学部, 教授 (50332755)
篠原 直行  国立研究開発法人情報通信研究機構, サイバーセキュリティ研究所セキュリティ基盤研究室, 主任研究員 (70565986)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードグレブナー基底 / 計算機代数 / F5アルゴリズム / F4アルゴリズム / 公開鍵暗号 / 計算可換環論 / 計算代数幾何 / F5アリゴリズム / F4 アルゴリズム / F5 アルゴリズム
研究成果の概要

グレブナー基底は多項式イデアルのよい性質をもつ基底で、純粋数学から工学等の応用まで幅広く用いられている。しかし、グレブナー基底計算の効率化には未だに問題が残っている。本研究ではSBAと呼ばれる効率化技法に関して、その理論の完成と高速化を実現できる実装を行なった。理論研究では、互換性と呼ばれる項順序に関する条件の下でSBAの正確な正当性・停止性の証明に成功した。実装実験により、SBAの優位性を活かせる基底変換計算などのアルゴリズムを構築した。応用研究では、暗号の安全性研究でのグレブナー基底計算法の適用実験や理論解析行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

グレブナー基底は多項式イデアルのよい性質をもつ基底で、連立代数方程式の求解に留まらずに、解の代数的構造などが計算によりわかることから、純粋数学から情報(暗号理論等)や工学(制御・最適化等)への応用まで幅広く用いられている。本研究によるグレブナー基底計算の高速化により、その適用範囲が広がることで、さらなる数学研究の進展や情報・工学での活用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 3件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Limoges(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Limoges(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Johannes Kepler University(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Solving the MQ Problem Using Gröbner Basis Techniques2021

    • 著者名/発表者名
      ITO Takuma、SHINOHARA Naoyuki、UCHIYAMA Shigenori
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A 号: 1 ページ: 135-142

    • DOI

      10.1587/transfun.2020CIP0025

    • NAID

      130007964769

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2021-01-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On affine tropical F5 algorithms2021

    • 著者名/発表者名
      Vaccon Tristan、Verron Thibaut、Yokoyama Kazuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Symbolic Computation

      巻: 102 ページ: 132-152

    • DOI

      10.1016/j.jsc.2019.10.012

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Algebraic approaches for solving isogeny problems of prime power degrees2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yasushi、Kudo Momonari、Fukasaku Ryoya、Ikematsu Yasuhiko、Yasuda Masaya、Yokoyama Kazuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Cryptology

      巻: 15 号: 1 ページ: 31-44

    • DOI

      10.1515/jmc-2020-0072

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On FGLM algorithms with tropical Groebner bases2020

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Yuki、Vaccon Tristan、Yokoyama Kazuhiro
    • 雑誌名

      ISSAC '20: Proceedings of the 45th International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation

      巻: - ページ: 257-264

    • DOI

      10.1145/3373207.3404037

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hybrid Meet-in-the-Middle Attacks for the Isogeny Path-Finding Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Ikematsu Yasuhiko、Fukasaku Ryoya、Kudo Momonari、Yasuda Masaya、Takashima Katsuyuki、Yokoyama Kazuhiro
    • 雑誌名

      APKC20: Proceedings of the 7-th ACM Workshop on ASIA Public-Key Cryptography

      巻: -- ページ: 36-44

    • DOI

      10.1145/3384940.3388956

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symbolic Computation of Isogenies of Elliptic Curves by Vélu’s Formula2020

    • 著者名/発表者名
      Masayuki NORO, Masaya YASUDA, and Kazuhiro YOKOYAMA
    • 雑誌名

      Commentarii mathematici Universitatis Sancti Pauli = Rikkyo Daigaku sugaku zasshi

      巻: 68 ページ: 93-130

    • DOI

      10.14992/00020348

    • NAID

      120006954959

    • URL

      http://id.nii.ac.jp/1062/00020348/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quadratic Frobenius pseudoprimes with respect to $x^{2}+5x+5$2019

    • 著者名/発表者名
      Nagashima Saki、Shinohara Naoyuki、Uchiyama Shigenori
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 11 号: 0 ページ: 53-55

    • DOI

      10.14495/jsiaml.11.53

    • NAID

      130007696303

    • ISSN
      1883-0609, 1883-0617
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Efficient $F_4$ -style Based Algorithm to Solve MQ Problems2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Takuma、Shinohara Naoyuki、Uchiyama Shigenori
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 11689 ページ: 37-52

    • DOI

      10.1007/978-3-030-26834-3_3

    • ISBN
      9783030268336, 9783030268343
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ECC Atomic Block against Strong Side-Channel Attacks Using Binary Curves2019

    • 著者名/発表者名
      Takemura Yusuke、Hakuta Keisuke、Shinohara Naoyuki
    • 雑誌名

      2019 Seventh International Symposium on Computing and Networking Workshops

      巻: - ページ: 387-393

    • DOI

      10.1109/candarw.2019.00073

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Affine Tropical F5 Algorithms2018

    • 著者名/発表者名
      Vaccon Tristan, Verron Thibaut, Yokoyama Kazuhiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2018 ACM International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation

      巻: - ページ: 383-390

    • DOI

      10.1145/3208976.3209012

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modular Algorithms for Computing Minimal Associated Primes and Radicals of Polynomial Ideals2018

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Toru, Noro Masayuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2018 ACM International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation

      巻: - ページ: 31-38

    • DOI

      10.1145/3208976.3209014

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Signature based algorithm による change of ordering2021

    • 著者名/発表者名
      野呂正行, 横山和弘
    • 学会等名
      Risa/Asir Conference 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 多変数公開鍵暗号の安全性評価におけるグレブナ基底計算での多項式選択2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤琢真, 篠原直行, 内山成憲
    • 学会等名
      2021 Symposium on Cryptography and Information Security
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Implementation of a signature based algorithm in Risa/Asir2020

    • 著者名/発表者名
      野呂正行, 横山和弘
    • 学会等名
      RIMS Symposium Computer Algebra - Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 量子コンピュータ時代にむけた暗号技術の研究開発と標準化2020

    • 著者名/発表者名
      篠原直行
    • 学会等名
      サイバーセキュリティシンポジウム道後2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 種々のグレブナー基底計算法とその実装および性能について2020

    • 著者名/発表者名
      野呂正行
    • 学会等名
      シミュレーションとモデリングのための計算代数 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] signature を用いたグレブナー計算アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      横山和弘
    • 学会等名
      計算代数夏の学校2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] signature-based algorithm の停止性と正当性について2019

    • 著者名/発表者名
      横山和弘
    • 学会等名
      2019年度理論分科会&システム分科会合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Algebraic approaches for solving isogeny problems of prime power degrees2019

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Takahashi, Momonari Kudo, Yasuhiko Ikematsu, Masaya Yasuda, Kazuhrio Yokoyama
    • 学会等名
      MathCrypt 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A computer algebra system Risa/Asir and an infrastructure for mathematical software OpenXM2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Noro
    • 学会等名
      Differential systems: from theory to computer mathematics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An Efficient $F_4$ -style Based Algorithm to Solve MQ Problems2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Takuma、Shinohara Naoyuki、Uchiyama Shigenori
    • 学会等名
      IWSEC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ECC Atomic Block against Strong Side-Channel Attacks Using Binary Curves2019

    • 著者名/発表者名
      Takemura Yusuke、Hakuta Keisuke、Shinohara Naoyuki
    • 学会等名
      CANDAR Workshops 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] F5-style algorithm の正当性と停止性について2019

    • 著者名/発表者名
      阿部拓実, 篠原直行, 野呂正行, Vaccon Tristan, 横山和弘
    • 学会等名
      Risa/Asir Conference 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Risa/asir 2018-20192019

    • 著者名/発表者名
      野呂正行
    • 学会等名
      Risa/Asir Conference 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] On Affine Tropical F5 Algorithms2018

    • 著者名/発表者名
      Vaccon Tristan, Verron Thibaut, Yokoyama Kazuhiro
    • 学会等名
      2018 ACM International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer Algebra, the recent topic and future2018

    • 著者名/発表者名
      横山和弘
    • 学会等名
      RIMS Symposium "Computer Algebra-Theory and its Applications"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modular Algorithms for Computing Minimal Associated Primes and Radicals of Polynomial Ideals2018

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Toru, Noro Masayuki
    • 学会等名
      2018 ACM International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Groebner basis computation in Risa/Asir2018

    • 著者名/発表者名
      野呂正行
    • 学会等名
      RIMS Symposium "Computer Algebra-Theory and its Applications"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] グレブナー基底の計算法とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      野呂正行
    • 学会等名
      応用特異点論研究集会, 神戸大学理学部
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] F4-style アルゴリズムの実装について2018

    • 著者名/発表者名
      緑川輝, 篠原直行, 内山成憲
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Page personnelle de Tristan Vaccon

    • URL

      https://www.unilim.fr/pages_perso/tristan.vaccon/contact.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Page personnelle de Tristan Vaccon

    • URL

      http://www.unilim.fr/pages_perso/tristan.vaccon/recherche.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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