カードベース暗号の発展

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26330001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: カードベース暗号 / 暗号系

研究実績の概要

カードベース暗号とは，トランプカードのような物理的なカード組を用いて，秘密計算を身近で手軽に実現するものであり，本研究では，既存の成果をさらに学理的に進展させ，秘密計算を効率的に実現する汎用的手法や本質的限界を解明するとともに，人間フレンドリーな分かり易いプロトコルの開発を追及している。
最終年度は，まず多入力のAND秘密計算を実現する効率的なプロトコルを開発し，その成果をTheoretical Computer Science誌に掲載した。次に，市販トランプカードを用いた秘密計算に関する成果を国際会議CANS 2016において公表し，ランダム二等分割カットの実装法について国際会議TPNC 2016において公表し，2ビット出力関数を秘密計算するためのカード枚数に関する必要十分条件を国際会議Mycrypt 2016にて公表した。また，前年度に引き続き，偏光板カードを用いたプロトコルに関して研究を進め成果をIEICE Trans. Fundamentals誌に掲載し，変則的なシャッフルについての新たな成果を国際会議AsiaPKC 2016等において公表した。更に，カードベース暗号の計算モデルに関するサーベイと汎用的な枠組みの確立を与える招待論文をIEICE Trans. Fundamentals誌に掲載している。加えて，東北大学全学教育科目・基礎ゼミにおいて「カード組を用いた暗号プロトコル」というテーマで授業を行い，人間フレンドリーな研究成果の教育への応用も意欲的に進めている。
研究期間全体を通じて，積極的な成果の公表や，解説論文・招待論文の執筆等により，カードベース暗号の分野に参入する研究者がここ数年間で急増しており，暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS)においてカードプロトコルのセッションが組まれる等，研究課題名「カードベース暗号の発展」の通り，分野の発展を牽引した。

研究成果

• [雑誌論文] [Invited Paper] Computational Model of Card-Based Cryptographic Protocols and Its Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Mizuki and Hiroki Shizuya
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: E100-A ページ: 3-11
  • DOI: 10.1587/transfun.E100.A.3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Necessary and Sufficient Numbers of Cards for Securely Computing Two-Bit Output Functions (2017)
  • 著者名/発表者名: Danny Francis, Syarifah Ruqayyah Aljunid, Takuya Nishida, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, and Hideaki Sone
  • 雑誌名: Mycrypt 2016, Lecture Notes in Computer Science 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Card-Based Protocols for Securely Computing the Conjunction of Multiple Variables (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Mizuki
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science 巻: 622 ページ: 34-44
  • DOI: 10.1016/j.tcs.2016.01.039
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Secure Computation Protocols Using Polarizing Cards (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Shinagawa, Takaaki Mizuki, Jacob C.N. Schuldt, Koji Nuida, Naoki Kanayama, Takashi Nishide, Goichiro Hanaoka, and Eiji Okamoto
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: E99-A ページ: 1122-1131
  • DOI: 10.1587/transfun.E99.A.1122
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient and Secure Multiparty Computations Using a Standard Deck of Playing Cards (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Mizuki
  • 雑誌名: CANS 2016, Lecture Notes in Computer Science 巻: 10052 ページ: 484-499
  • DOI: 10.1007/978-3-319-48965-0_29
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] How to Implement a Random Bisection Cut (2016)
  • 著者名/発表者名: Itaru Ueda, Akihiro Nishimura, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, and Hideaki Sone
  • 雑誌名: TPNC 2016, Lecture Notes in Computer Science 巻: 10071 ページ: 58-69
  • DOI: 10.1007/978-3-319-49001-4_5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Pile-Shifting Scrambleで実現可能な二状態不均一シャッフルに関する考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村明紘, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
  • 学会等名: 2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2017)
  • 発表場所: ロワジールホテル那覇（沖縄県那覇市）
  • 年月日: 2017-01-24
• [学会発表] カードベース暗号の教育への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水木敬明
  • 学会等名: 電子情報通信学会情報セキュリティ研究会
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザAOSSA（福井県福井市）
  • 年月日: 2016-11-07
• [学会発表] ランダム二等分割カットの安全な実行に関する考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田格, 西村明紘, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会情報セキュリティ研究会
  • 発表場所: 機械振興会館（東京都港区）
  • 年月日: 2016-09-02
• [学会発表] An Implementation of Non-Uniform Shuffle for Secure Multi-Party Computation (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nishimura, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, and Hideaki Sone
  • 学会等名: 3rd ACM International Workshop on ASIA Public-Key Cryptography (AsiaPKC '16)
  • 発表場所: Xi'an International Conference Center, Xi'an, China
  • 年月日: 2016-05-30
  • 国際学会