2020 Fiscal Year Research-status Report
A Development of Signature Schemes Optimized to Blockchains and IoT Devices
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19K20272
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| Research Institution | Hokkaido Information University |
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Principal Investigator |
福光 正幸 北海道情報大学, 情報メディア学部, 准教授 (10736119)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多重署名 / 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019・2020年度の計画段階では，「耐量子性（量子コンピュータからの攻撃に耐えうること）」と「圧縮可能性（膨大な署名データ量を縮小できること）」を満たすベースの署名技術を開発し，安全性・性能を評価することと，また，その開発から一般的な構成法を探求することであった．
これに対し，2020年度は，耐量子性に関して，「量子ランダムオラクルモデル（Quantum Random Oracle Model）」上で安全性証明可能な多重署名（Multi-signature）を開発した．この方式は，2019年度に開発した多重署名をベースとしており，「緊密な安全性（Tight Security）」を有するFiat-Shamir型の署名技術の安全性証明技法を応用することで実現している．
また，緊密な安全性を満たす多重署名の一般的な構成法も開発した．この成果は，単に認証方式（ID Scheme）から多重署名を構成する方法を実現しただけではなく，「線形性を基にした認証方式 (Linear ID Scheme)」と「紛失鍵健全性を持つ認証方式（Lossy ID Scheme）」の理論的な関係性の解明にも寄与している．
一方，圧縮可能性に関して，署名データのみならず，鍵データのデータ量削減も重要な課題であることがわかり，上述の緊密な安全性と鍵圧縮可能性を同時に実現できる多重署名の開発も行った．なお，これら結果すべてを査読付き国際会議で報告済みである．
さらに近年，Fiat-Shamir型の署名の代表例であるSchnorr署名の緊密な安全性が「Algebraic Group Model」上で証明可能であることが示されたことを受け, その他の署名技術への応用可能性についても議論を開始できた.
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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
【研究実績の概要】で述べた通り，2020年度は当初の目標であった耐量子性と署名の圧縮可能性を両立する多重署名を開発できた．さらに，圧縮可能性について，鍵に対する圧縮も有することが望まれることから，このことについても検討を行い，国際会議での発表という一定の成果を上げることができている．
一方，マルチ署名や基礎となるFiat-Shamir型署名の安全性についての新たな分析検討が必要であったことから，集約署名に関する開発について，結論づけられていないことが現状である．したがって，以上のように結論づけた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，2020年度末ごろから始めたAlgebraic Group Model上でのFiat-Shamir型署名の緊密な安全性についての議論と同時に，これまでの多重署名に関する成果が，集約署名（Aggregate Signature）に対しても適用できるかどうかについて分析する．次いで，これら結果をさらに，IDベース署名に適用できるかについても議論していく．
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| Causes of Carryover |
2020年度は新型コロナウイルス感染症による渡航規制の影響もあり，出席予定であった国内・国際会議がすべてオンライン開催となったため，旅費に関する支出がなかったことが，次年度使用額が生じた主な要因となる．
2021年度は，得られた結果を国内・国際会議で発表するための参加費や，現地開催の会議がある場合には，その旅費として使用することを考えている．また，2020年度までに得られた成果を論文誌に掲載するための掲載料として研究費を使用したいとも考えている．
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Research Products
(4 results)
