JP2011035618A - 秘密分散装置、秘密分散方法、および秘密分散プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】元データSから4つの分散データを生成する秘密分散装置1であって、元データSを分割して2つの元部分データを生成する元部分データ生成手段13と、元部分データと同じサイズの乱数部分データを2つ生成する乱数生成手段12と、4つの分散データのそれぞれを分散部分データ単位で生成する分散データ生成手段13と、4つの分散データのうち任意の2つの分散データを用いて元データSを復元する復元手段14とを有し、分散データ生成手段13は、分散部分データを元部分データおよび乱数部分データの排他的論理和を算出することにより生成する。
【選択図】図1
Description
0+1の演算結果は1
1+1の演算結果は1
1+1の演算結果は0
また、排他的論理和演算は交換法則、結合法則が成り立つ。すなわち、
a+b=b+a
(a+b)+c=a+(b+c)
が成り立つことが数学的に証明される。
次に、元データSから4つの分散データDを生成する処理について説明する。
第2の乱数部分データR(2)=「00110101」
そして、分散データ生成部13は、記憶部17に記憶された元部分データと乱数部分データとの排他的論理和を演算することにより、分散データを生成する(S14)。すなわち、分散データ生成部13は、図4に示す分散データ生成式(論理演算式)にしたがって、4つの分散データD(i)の各々を構成する各分散部分データD(i,j)を生成する。この分散データ生成式は、記憶部17にあらかじめ記憶されているものとする。
= S(1)+S(2)+R(1)
D(2,1)+D(2,2)= (S(1)+R(1)) + (S(2)+R(1)+R(2))
= S(1)+S(2)+R(2)
D(3,1)+D(3,2)= R(1) + R(2)
D(4,1)+D(4,2)= (S(1)+R(2)) + (S(2)+R(1))
= S(1)+S(2)+R(1)+R(2)
図4に示す分散データ生成式にしたがって、分散データ生成部13が演算処理を行うことにより、ここでは、次に示すような分散データD(i)の分散部分データD(i,j)が生成される。
次に、分散データから元データを復元する処理について説明する。
ここで、図4の分散データ生成式を参照すると上記式は、以下のように書き換えることができ、排他的論理和演算の交換法則および結合法則によりS(1)が復元される。
= S(1)
S(2)についても同様に、図6に示す復元式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、S(2)が復元される。
= (S(1)+R(1)+R(2)) + (S(2)+R(2)) + (S(1)+R(1))
= S(2)
また、分散データD(1)およびD(3)から元データSを復元する場合、図6に示す復元式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、S(1)およびS(2)が復元される。
= (S(1)+R(1)+R(2)) + (R(1)) + (R(2))
= S(1)
S(2)= D(1,2)+D(3,2)
= (S(2)+R(2)) + (R(2))
= S(2)
また、分散データD(2)およびD(3)から元データSを復元する場合、図6に示す復元式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、S(1)およびS(2)が復元される。
= (S(1)+R(1)) + (R(1))
= S(1)
S(2)= D(2,2)+D(3,1) +D(3,2)
= (S(2)+R(1)+R(2)) + (R(1)) + (R(2))
= S(2)
また、分散データD(1)およびD(4)から元データSを復元する場合、図6に示す復元式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、S(1)およびS(2)が復元される。
= (S(1)+R(1)+R(2)) + (S(2)+R(2)) + (S(2)+R(1))
= S(1)
S(2)= D(1,1)+D(4,1)+D(4,2)
= (S(1)+R(1)+R(2)) + (S(1)+R(2)) + (S(2)+R(1))
= S(2)
また、分散データD(2)およびD(4)から元データSを復元する場合、図6に示す復元式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、S(1)およびS(2)が復元される。
= (S(2)+R(1)+R(2)) + (S(1)+R(2)) + (S(2)+R(1))
= S(1)
S(2)= D(2,1)+D(2,2)+D(4,1)
= (S(1)+R(1)) + (S(2)+R(1)+R(2)) + (S(1)+R(2))
= S(2)
また、分散データD(3)およびD(4)から元データSを復元する場合、図6に示す復元式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、S(1)およびS(2)が復元される。
= (R(2)) + (S(1)+R(2))
= S(1)
S(2)= D(3,1)+D(4,2)
= (R(1)) + (S(2)+R(1))
= S(2)
以上説明したように保管サーバから取得した任意の2つの分散データD(i)を用いて、元部分データS(1)、S(2)を復元することができ、したがって元データS(=S(1)、S(2))を復元することができる。
次に、任意の3つの分散データから、残りの1つの分散データを生成する処理について説明する。
ここで、図4の分散データ生成式を参照すると上記式は、以下のように書き換えることができ、排他的論理和演算の交換法則および結合法則により、図4の分散データ生成式に示すD(4,1)を生成することができる。
= S(1)+R(2)
追加分散部分データD(4,2)についても同様に、図8に示す追加分散データ生成式から以下のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、図4に示すD(4,2)を生成することができる。
= (S(2)+R(1)+R(2)) + (R(2))
= S(2) +R(1)
また、分散データD(1)、D(2)およびD(4)から追加分散データD(3)を生成する場合、図8に示す追加分散データ生成式から追加分散部分データD(3,1)およびD(3,2)は下記のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、図4に示すD(3,1)およびD(3,2)を生成することができる。
= (S(1)+R(1)+R(2)) + (S(1)+R(2))
= R(1)
D(3,2)= D(2,2)+D(4,2)
= (S(2)+R(1)+R(2)) + (S(2)+R(1))
= R(2)
また、分散データD(1)、D(3)およびD(4)から追加分散データD(2)を生成する場合、図8に示す追加分散データ生成式から追加分散部分データD(2,1)およびD(2,2)は下記のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、図4に示すD(2,1)およびD(2,2)を生成することができる。
= (S(1)+R(1)+R(2)) + (R(2))
= S(1)+R(1)
D(2,2)= D(1,2)+D(3,1)
= (S(2)+R(2)) + (R(1))
= S(2)+R(1)+R(2)
また、分散データD(2)、D(3)およびD(4)から追加分散データD(1)を生成する場合、図8に示す追加分散データ生成式から追加分散部分データD(1,1)およびD(1,2)は下記のように定義され、そして、図4の分散データ生成式から書き換えができ、図4に示すD(1,1)およびD(1,2)を生成することができる。
= (S(1)+R(1)) + (R(2))
= S(1)+R(1)+R(2)
D(1,2)= D(2,2)+D(3,1)
= (S(2)+R(1)+R(2)) + (R(1))
= S(2)+R(2)
なお、図8に示す追加分散データ生成式は一例であって、他の追加分散データ生成式を用いて追加分散データを生成することとしてもよい。
次に、新たな乱数R’を用いて、分散データD(1)〜D(4)から新たな分散データD(1)’〜D(4)’を再生成する処理について説明する。なお、この分散データの再生成処理は、分散データ生成部13が行うものとする。
= S(1)
そして、上記式に新たな乱数R’(1)+R’(2)の排他的論理和演算を行うことにより、下記のように新たな分散部分データD’(1,1))を算出することができる。
= (S(1)+R(1)+R(2))+R(1)+R(2)+R’(1)+R’(2)
= S(1)+R’(1)+R’(2)
図10は、新たな分散データD’(i)を再生成するための生成式である。他の新たな分散部分データD’(i,j)についても、D(1,1)と同様に、図10の生成式にしたがって算出することができる。なお、新たな分散データD’(4)の再生成に必要な分散部分データD(4,1)、(4,2)については、図9の追加分散データ生成式により分散データD(1)、D(2)から生成するものとする。
以下に、秘密分散システムの適用例について説明する。
11 元データ入力部
12 乱数生成部
13 分散データ生成部
14 元データ復元部
15 追加分散データ生成部
16 通信部
17 記憶部
3 ネットワーク
5 端末
7a,7b,7c,7d 保管サーバ
Claims (15)
- 元データから4つの分散データを生成する秘密分散装置であって、
前記元データを分割して2つの元部分データを生成する元部分データ生成手段と、
前記元部分データと同じサイズの乱数部分データを2つ生成する乱数生成手段と、
前記4つの分散データのそれぞれを、当該分散データを構成する前記元部分データと同じサイズの分散部分データ単位で生成する分散データ生成手段と、
前記4つの分散データのうち、任意の2つの分散データを用いて前記元データを復元する復元手段と、を有し、
前記分散データ生成手段は、前記分散部分データを、前記元部分データおよび前記乱数部分データの排他的論理和を算出することにより生成すること
を特徴とする秘密分散装置。 - 請求項1記載の秘密分散装置であって、
前記元部分データをS(j)(j=1,2)と、乱数部分データをR(j)(j=1,2)と、分散データD(i)(i=1〜4)を構成する分散部分データをD(i,j)(i=1〜4、j=1,2)と、排他的論理和を+とした場合、
前記分散データ生成手段は、
分散部分データD(1,1)をS(1)+R(1)+R(2)で、
分散部分データD(1,2)をS(2)+R(2)で、
分散部分データD(2,1)をS(1)+R(1)で、
分散部分データD(2,2)をS(2)+R(1)+R(2)で、
分散部分データD(3,1)をR(1)で、
分散部分データD(3,2)をR(2)で、
分散部分データD(4,1)をS(1)+R(2)で、
分散部分データD(4,2)をS(2)+R(1)で、それぞれ生成すること
を特徴とする秘密分散装置。 - 請求項2記載の秘密分散装置であって、
前記復元手段は、
分散データD(1)およびD(2)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,2)+D(2,1)+D(2,2)で、
元部分データS(2)をD(1,1)+D(1,2)+D(2,1)で復元し、
分散データD(1)およびD(3)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,1)+D(3,1)+D(3,2)で、
元部分データS(2)をD(1,2)+D(3,2)で、復元し、
分散データD(2)およびD(3)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(2,1)+D(3,1)で、
元部分データS(2)をD(2,2)+D(3,1)+D(3,2)で復元し、
分散データD(1)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,1)+D(1,2)+D(4,2)で、
元部分データS(2)をD(1,1)+D(4,1)+D(4,2)で復元し、
分散データD(2)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(2,2)+D(4,1)+D(4,2)で、
元部分データS(2)をD(2,1)+D(2,2)+D(4,1)で復元し、
分散データD(3)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(3,2)+D(4,1)で、
元部分データS(2)をD(3,1)+D(4,2)で、復元すること
を特徴とする秘密分散装置。 - 請求項2または請求項3記載の秘密分散装置であって、
少なくとも2つの分散データから他の分散データを生成する追加分散データ生成手段をさらに有すること
を特徴とする秘密分散装置。 - 請求項4記載の秘密分散装置であって、
前記追加分散データ生成手段は、
分散データD(1)、D(2)およびD(3)から、分散データD(4)を生成する場合、
分散部分データD(4,1)をD(1,1)+D(3,1)で、
分散部分データD(4,2)をD(2,2)+D(3,2)で生成し、
分散データD(1)、D(2)およびD(4)から、分散データD(3)を生成する場合、
分散部分データD(3,1)をD(1,1)+D(4,1)で、
分散部分データD(3,2)をD(2,2)+D(4,2)で生成し、
分散データD(1)、D(3)およびD(4)から、分散データD(2)を生成する場合、
分散部分データD(2,1)をD(1,1)+D(3,2)で、
分散部分データD(2,2)をD(1,2)+D(3,1)で生成し、
分散データD(2)、D(3)およびD(4)から、分散データD(1)を生成する場合、
分散部分データD(1,1)をD(2,1)+D(3,1)で、
分散部分データD(1,2)をD(2,2)+D(3,2)で生成すること
を特徴とする秘密分散装置。 - 情報処理装置が行う、元データから4つの分散データを生成する秘密分散方法であって、
前記元データを分割して2つの元部分データを生成する元部分データ生成ステップと、
前記元部分データと同じサイズの乱数部分データを2つ生成する乱数生成ステップと、
前記4つの分散データのそれぞれを、当該分散データを構成する前記元部分データと同じサイズの分散部分データ単位で生成する分散データ生成ステップと、
前記4つの分散データのうち、任意の2つの分散データを用いて前記元データを復元する復元ステップと、を行い、
前記分散データ生成ステップは、前記分散部分データを、前記元部分データおよび前記乱数部分データの排他的論理和を算出することにより生成すること
を特徴とする秘密分散方法。 - 請求項6記載の秘密分散方法であって、
前記元部分データをS(j)(j=1,2)と、乱数部分データをR(j)(j=1,2)と、分散データD(i)(i=1〜4)を構成する分散部分データをD(i,j)(i=1〜4、j=1,2)と、排他的論理和を+とした場合、
前記分散データ生成ステップは、
分散部分データD(1,1)をS(1)+R(1)+R(2)で、
分散部分データD(1,2)をS(2)+R(2)で、
分散部分データD(2,1)をS(1)+R(1)で、
分散部分データD(2,2)をS(2)+R(1)+R(2)で、
分散部分データD(3,1)をR(1)で、
分散部分データD(3,2)をR(2)で、
分散部分データD(4,1)をS(1)+R(2)で、
分散部分データD(4,2)をS(2)+R(1)で、それぞれ生成すること
を特徴とする秘密分散方法。 - 請求項7記載の秘密分散方法であって、
前記復元ステップは、
分散データD(1)およびD(2)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,2)+D(2,1)+D(2,2)で、
元部分データS(2)をD(1,1)+D(1,2)+D(2,1)で復元し、
分散データD(1)およびD(3)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,1)+D(3,1)+D(3,2)で、
元部分データS(2)をD(1,2)+D(3,2)で、復元し、
分散データD(2)およびD(3)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(2,1)+D(3,1)で、
元部分データS(2)をD(2,2)+D(3,1)+D(3,2)で復元し、
分散データD(1)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,1)+D(1,2)+D(4,2)で、
元部分データS(2)をD(1,1)+D(4,1)+D(4,2)で復元し、
分散データD(2)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(2,2)+D(4,1)+D(4,2)で、
元部分データS(2)をD(2,1)+D(2,2)+D(4,1)で復元し、
分散データD(3)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(3,2)+D(4,1)で、
元部分データS(2)をD(3,1)+D(4,2)で、復元すること
を特徴とする秘密分散方法。 - 請求項7または請求項8記載の秘密分散方法であって、
少なくとも2つの分散データから他の分散データを生成する追加分散データ生成ステップをさらに有すること
を特徴とする秘密分散方法。 - 請求項9記載の秘密分散方法であって、
前記追加分散データ生成ステップは、
分散データD(1)、D(2)およびD(3)から、分散データD(4)を生成する場合、
分散部分データD(4,1)をD(1,1)+D(3,1)で、
分散部分データD(4,2)をD(2,2)+D(3,2)で生成し、
分散データD(1)、D(2)およびD(4)から、分散データD(3)を生成する場合、
分散部分データD(3,1)をD(1,1)+D(4,1)で、
分散部分データD(3,2)をD(2,2)+D(4,2)で生成し、
分散データD(1)、D(3)およびD(4)から、分散データD(2)を生成する場合、
分散部分データD(2,1)をD(1,1)+D(3,2)で、
分散部分データD(2,2)をD(1,2)+D(3,1)で生成し、
分散データD(2)、D(3)およびD(4)から、分散データD(1)を生成する場合、
分散部分データD(1,1)をD(2,1)+D(3,1)で、
分散部分データD(1,2)をD(2,2)+D(3,2)で生成すること
を特徴とする秘密分散方法。 - 情報処理装置が実行する、元データから4つの分散データを生成する秘密分散プログラムであって、
前記情報処理装置を、
前記元データを分割して2つの元部分データを生成する元部分データ生成手段、
前記元部分データと同じサイズの乱数部分データを2つ生成する乱数生成手段と、
前記4つの分散データのそれぞれを、当該分散データを構成する前記元部分データと同じサイズの分散部分データ単位で生成する分散データ生成手段、および
前記4つの分散データのうち、任意の2つの分散データを用いて前記元データを復元する復元手段、として機能させ、
前記分散データ生成手段は、前記分散部分データを、前記元部分データおよび前記乱数部分データの排他的論理和を算出することにより生成すること
を特徴とする秘密分散プログラム。 - 請求項11記載の秘密分散プログラムであって、
前記元部分データをS(j)(j=1,2)と、乱数部分データをR(j)(j=1,2)と、分散データD(i)(i=1〜4)を構成する分散部分データをD(i,j)(i=1〜4、j=1,2)と、排他的論理和を+とした場合、
前記分散データ生成手段は、
分散部分データD(1,1)をS(1)+R(1)+R(2)で、
分散部分データD(1,2)をS(2)+R(2)で、
分散部分データD(2,1)をS(1)+R(1)で、
分散部分データD(2,2)をS(2)+R(1)+R(2)で、
分散部分データD(3,1)をR(1)で、
分散部分データD(3,2)をR(2)で、
分散部分データD(4,1)をS(1)+R(2)で、
分散部分データD(4,2)をS(2)+R(1)で、それぞれ生成すること
を特徴とする秘密分散プログラム。 - 請求項12記載の秘密分散プログラムであって、
前記復元手段は、
分散データD(1)およびD(2)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,2)+D(2,1)+D(2,2)で、
元部分データS(2)をD(1,1)+D(1,2)+D(2,1)で復元し、
分散データD(1)およびD(3)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,1)+D(3,1)+D(3,2)で、
元部分データS(2)をD(1,2)+D(3,2)で、復元し、
分散データD(2)およびD(3)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(2,1)+D(3,1)で、
元部分データS(2)をD(2,2)+D(3,1)+D(3,2)で復元し、
分散データD(1)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(1,1)+D(1,2)+D(4,2)で、
元部分データS(2)をD(1,1)+D(4,1)+D(4,2)で復元し、
分散データD(2)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(2,2)+D(4,1)+D(4,2)で、
元部分データS(2)をD(2,1)+D(2,2)+D(4,1)で復元し、
分散データD(3)およびD(4)から元データを復元する場合、
元部分データS(1)をD(3,2)+D(4,1)で、
元部分データS(2)をD(3,1)+D(4,2)で、復元すること
を特徴とする秘密分散プログラム。 - 請求項12または請求項13記載の秘密分散プログラムであって、
少なくとも2つの分散データから他の分散データを生成する追加分散データ生成手段、として機能させること
を特徴とする秘密分散プログラム。 - 請求項14記載の秘密分散プログラムであって、
前記追加分散データ生成手段は、
分散データD(1)、D(2)およびD(3)から、分散データD(4)を生成する場合、
分散部分データD(4,1)をD(1,1)+D(3,1)で、
分散部分データD(4,2)をD(2,2)+D(3,2)で生成し、
分散データD(1)、D(2)およびD(4)から、分散データD(3)を生成する場合、
分散部分データD(3,1)をD(1,1)+D(4,1)で、
分散部分データD(3,2)をD(2,2)+D(4,2)で生成し、
分散データD(1)、D(3)およびD(4)から、分散データD(2)を生成する場合、
分散部分データD(2,1)をD(1,1)+D(3,2)で、
分散部分データD(2,2)をD(1,2)+D(3,1)で生成し、
分散データD(2)、D(3)およびD(4)から、分散データD(1)を生成する場合、
分散部分データD(1,1)をD(2,1)+D(3,1)で、
分散部分データD(1,2)をD(2,2)+D(3,2)で生成すること
を特徴とする秘密分散プログラム。
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- 2009-07-31 JP JP2009179389A patent/JP2011035618A/ja active Pending
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