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2013 年度 実施状況報告書

楕円曲線上の離散対数問題の安全性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23650006
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

宮地 充子  北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (10313701)

キーワード暗号・認証等 / 楕円曲線暗号 / 安全性評価
研究概要

携帯電話等の小型情報機器の爆発的な普及に伴い,様々な電子サービスが急速に普及しつつある.電子サービスが社会システムとして定着するには,データの秘匿・完全性などの安全性を保証する情報セキュリティ技術が必須である.数学的困難な問題を安全性の根拠にもつ公開鍵暗号は電子サービス実現の基盤技術である.公開鍵暗号の一つである楕円曲線E/GF(p)上の離散対数問題 (ECDLP) は他の暗号と比べ強力な解読がないため,高い安全性を保ち省メモリで高速に実現でき,非常に脚光を浴びている.しかし, ECDLPは一つの定義体GF(p)上に多項式時間,準指数時間,指数時間でしか現在解読できないクラスまで存在し,現時点でも安全性に関する研究が盛んである.一方,楕円曲線E/GF(p)からr次拡大体GF(pr)への双線型写像はE/GF(p)上のECDLPと有限体GF(pr)上のDLPの安全性の等価を導くことが分かっているが,楕円曲線と拡大次数rの陽な数学的関係はほとんど未知である.このため,安全性を表す指標を数学的なパラメータであるトレースで表すことは安心なシステム構成に必須である.
本研究の目的は公開鍵暗号の一つである拡大次数を数学的なパラメータで陽に表現する新たな理論を導くことを目的とする.具体的には,既存の手法では不可能な7次以上の拡大次数をもつ楕円曲線の陽な条件を構築することである.H24-25年度はIEICE2011の条件を拡張し,新たな条件を求めた.IEICE2011及びH24-25年の結果は上記拡大次数r毎に,その拡大次数を求めるトレースの条件を明らかにしたが,拡大次数により生成可能なトレースの密度が異なるという現象が起こっている.今後は,拡大次数と生成可能なトレースの密度の関係,さらには楕円曲線構成へのdominant partの時間の改良を目指す.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

H23-25年度は研究代表者が発表した[1]において,新たに証明した楕円曲線暗号の安全性の条件を解析し,この条件を満たす楕円曲線暗号のトレースの生成にかかる計算量を実験的に求めた.また実験においては安全性の条件を最も効率的に実現する方法を採用することで,生成に必要な計算量の最適化を行った.実験の結果,生成時間は拡大次数によって異なることが判明し,生成し易い,つまりトレースの密度が高い拡大次数が存在することが判明した.本成果は拡大次数と生成可能なトレースの密度の関係,そのトレースをもつ楕円曲線についての総合的な研究行うための,布石になるといえる.
[1] S. Hirasawa and A. Miyaji "New Concrete Relation between Trace,Definition Field, and Embedding Degree", IEICE Trans., Vol. E94-A,No.6(2011), 1368-1374.
[2] A. Miyaji and X. Shi, ``A new explicit relation between trace,definition field, and embedding degree", IEICE Japan Tech. Rep.,ISEC2012, 83-88.
[3] A. Miyaji and X. Shi , ``A new explicite relation between trace,definition field, and embedding degree", SCIS2013, 2E4-4.

今後の研究の推進方策

H24-25年度の研究により,既存方式[1]で新たに証明された楕円曲線暗号の安全性の条件を用いた楕円曲線暗号の構築における問題点が明確になった.さらに[1] の結果を[2] ,[3] に拡張し,トレースと拡大次数の条件を増やすことができた.さらにこれらの理論成果の実験を推し進めた結果,拡大次数により生成可能なトレースの密度が異なることが明らかになった.今後は,拡大次数と生成可能なトレースの密度の関係,さらには楕円曲線構成へのdominant partの時間の改良を目指す.
具体的には [1,3]で与えられた拡大次数をもつ楕円曲線のトレースは,拡大次数によって生成しやすさが異なる.そこで,生成しやすい拡大次数に特化して,実験を進め,アルゴリズムの改良を行う.さらに,拡大次数と生成可能なトレースの密度の関係について検討し,密度が高い楕円曲線の拡大次数をもつ条件を構築する.
研究は研究代表者の宮地を中心に宮地研究室内の大学院生と内部で行っている.また申請者とこれまで共同研究を行っている Marc Joye (仏)を研究協力者とし,最新の研究成果を交換する予定である.研究室の大学院生を上記研究に2名配置し,それぞれの成果を全研究担当で議論しながら進める.

次年度の研究費の使用計画

H25年度においては当初の予定では,計算機の整備及び雑費として,記録媒体,ファイル,コンピュータ関係図書を導入する予定にしていた.しかし,H25年度も,理論研究とその理論の計算機による実証を中心に行ったので,解析に用いた計算機環境については,研究代表者がすでに保持していた計算機の性能で十分だったため,学会発表に利用するデータ通信機器を購入した.さらに,雑費で補給する予定だった研究備品についても,研究代表者がすでに保有していた研究備品で十分だったので,新規購入の発生を抑えることができた.また本研究に関する論文発表も行っているが,本研究は当科学研究費と教員研究費で行っており,教員研究費で充当できたため当科学研究費を利用しなかった.
H26年度においては,楕円曲線暗号構築のために,新たに高速な計算機環境を構築する予定である.さらに,研究成果の学会発表に係る費用,さらには本研究の研究協力者であるMarc Joye (仏)との研究打ち合わせの旅費,また研究備品も底をついており,本研究で必要な研究備品は新たに購入する予定である.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] An r-hiding Revocable Group Signature Scheme: Group Signatures with the Property of Hiding the Number of Revoked Users2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Emura, Atsuko Miyaji and Kazumasa Omote
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mathematics

      巻: 2014 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An efficient batch verification system for large scale VANET2014

    • 著者名/発表者名
      Jiageng Chen, Mohammad S.I. Mamun, Atsuko Miyaji
    • 雑誌名

      Intl. J. of Security and Communication Networks SCN

      巻: Online ページ: -

    • DOI

      10.1002/sec.980

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A privacy-preserving efficient RFID authentication protocol from SLPN assumption2013

    • 著者名/発表者名
      Mohammad S. I. Mamun and Atsuko Miyaji
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Science and Engineering (IJCSE), Special Issue on Converged Networks, Technologies and Applications

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Strategies for Searching RC4 Key Collisions2013

    • 著者名/発表者名
      Jiageng Chen and Atsuko Miyaji
    • 雑誌名

      Computers & Mathematics with Applications

      巻: 66 ページ: 1-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential Cryptanalysis and Boomerang Cryptanalysis of LBlock2013

    • 著者名/発表者名
      Jiageng Chen and Atsuko Miyaji
    • 雑誌名

      Security Engineering and Intelligence Informatics, CD-ARES 2013 Workshops, Lecture Notes in Computer Science, 8128(2013), Springer-Verlag

      巻: 8128 ページ: 1-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Private Multiparty Set Intersection Protocol in Rational Model2013

    • 著者名/発表者名
      Keita Emura, Atsuko Miyaji and Mohammad Shahriar Rahman
    • 雑誌名

      The 12th IEEE International Conference on Trust, Security and Privacy in Computing and Communications (IEEE TrustCom'13)

      巻: CD-ROM ページ: 431-438

    • DOI

      10.1109/TrustCom.2013.54

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A fully-secure RFID authentication protocol from exact LPN assumption2013

    • 著者名/発表者名
      Mohammad S. I. Mamun and Atsuko Miyaji
    • 雑誌名

      The 12th IEEE International Conference on Trust, Security and Privacy in Computing and Communications (IEEE TrustCom'13)

      巻: CD-ROM ページ: 102-109

    • DOI

      10.1109/TrustCom.2013.17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-healing Schemes Suitable for Various WSNs2013

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Miyaji and Kazumasa Omote
    • 雑誌名

      The 6th International Conference on Internet and Dsitributed Computing Systems (IDCS 2013), Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag

      巻: 8223 ページ: 92-105

    • 査読あり
  • [学会発表] 医療情報と暗号化・匿名化2013

    • 著者名/発表者名
      宮地充子
    • 学会等名
      MELT up 講演会
    • 発表場所
      中央大学後楽園キャンパス
    • 年月日
      20130913-20130914
    • 招待講演
  • [学会発表] 社会保障・税の番号制度の実務的課題 -プライバシー保護の技術的側面2013

    • 著者名/発表者名
      宮地充子
    • 学会等名
      第61回情報処理学会 電子化知的財産・社会基盤研究会
    • 発表場所
      金沢工業大学 扇が丘キャンパス
    • 年月日
      20130911-20130913
    • 招待講演
  • [学会発表] 情報セキュリティの標準化動向について-ISO/IEC JTC1/SC27/WG2 2013年4月ニース会議報告-

    • 著者名/発表者名
      宮地 充子, 近澤 武, 竜田 敏男, 渡辺 創, 松尾 真一郎, 大熊 健司
    • 学会等名
      電子情報通信学会,信学技報 ISEC2013
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
  • [学会発表] Secure Dynamic Hourglass Protocol for Untrusted Server

    • 著者名/発表者名
      Ratemo Alice Harriet Mwango, 宮地 充子
    • 学会等名
      ISEC2013
    • 発表場所
      機械振興会館(東京)
  • [学会発表] 効率的なMulti-Party Private Set Intersection Protocol

    • 著者名/発表者名
      三本 知明, 宮地 充子
    • 学会等名
      ISEC2013
    • 発表場所
      東北大学
  • [学会発表] Multi-Party Private Set Intersection Protocolの改良

    • 著者名/発表者名
      三本 知明, 宮地 充子
    • 学会等名
      The 31st Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2014)
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島)
  • [学会発表] A mobile RFID authentication protocol from exact LPN problem

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Saiful Islam Mamun, 宮地 充子
    • 学会等名
      The 31st Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2014)
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島)
  • [学会発表] Improve the Preimage Security of Double Block Length Hash Function

    • 著者名/発表者名
      MAZUMDER RASHED, 宮地 充子
    • 学会等名
      The 31st Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2014)
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島)
  • [学会発表] A Collision Attack on a Double-Block-Length Compression Function Instantiated with Round-Reduced AES-256

    • 著者名/発表者名
      陳嘉耕, 廣瀬勝一, 桑門秀典, 宮地充子
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター

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公開日: 2015-05-28  

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