JP2014081475A - 秘密計算システム、集約関数装置、秘密計算方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】秘密計算システム1はM台の集約関数装置21,…,2Mを含む。集約関数装置2mは、グループを表すキーkを秘匿化した秘匿キーと対応する値vを秘匿化した秘匿値[v]とを含む秘匿情報を入力とする。集約関数装置2mは秘匿情報を値vの昇順に安定ソートし、さらにキーkの昇順に安定ソートする。集約関数装置2mは秘匿情報にグループ毎の値vの昇順の順番を示す索引[c]を付加し、グループ毎の値vの降順の順番を示す索引[d]を付加する。集約関数装置2mは索引[c]と索引[d]とに基づいて値vそれぞれがグループ毎の分位数であるか否かを示す分位数判定値[f]を求める。
【選択図】図1
Description
この発明で扱う値はすべて有限環ZN上の値とする。ベクトルaの第i要素をaiで参照する。a∈ZNを暗号化や秘密分散などの手段で秘匿化した値をaの秘匿文と呼び、[a]と表記する。また、aを秘匿文[a]の平文と呼ぶ。ベクトルvの各要素を秘匿化したベクトルを[v]と表記する。
この発明では公知の秘匿化方式を用いる。秘匿化方式には、例えば暗号化や秘密分散などの手法が含まれる。この発明で用いる秘匿化方式は、秘密計算上で加算、減算、乗算、等号判定、比較、安定ソートの各演算が可能である必要があるが、これらの演算が可能であればどのような秘匿化方式であってもよい。
中央値とは、ある集合の真ん中の点の値である。集合の大きさnが奇数の場合には、中央値は(n+1)/2番目の要素の値である。nが偶数の場合には、n/2番目とn/2+1番目の中間に真ん中の点があるため複数の定義が存在するが、この発明ではnの偶奇に関わらず、
上述の通り、従来の秘密計算技術では、二項演算の反復で書ける統計値に関してのみグループごとの統計値を秘匿したまま計算することができた。一方で中央値や四分位数などの分位数計算を二項演算の反復で記述することは自明ではなく、従来技術では分位数計算を秘密計算で求めることはできなかった。
以下、この発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面中において同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
図1を参照して、この実施形態の秘密計算システム1の構成例を説明する。秘密計算システム1は、少なくとも1台の集約関数装置2を含む。集約関数装置2の台数は、適用する秘匿化方式によって異なり、1台であっても複数台であってもよい。集約関数装置2の台数と適用可能な秘匿化方式についての詳細は上述の説明を参照されたい。以降の説明ではM台の集約関数装置21,…,2Mを含む構成を例として説明している。M台の集約関数装置21,…,2Mはネットワーク9に接続される。ネットワーク9は、接続される各装置が相互に通信可能なように構成されていればよく、例えばインターネットやLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などで構成することができる。なお、各装置は必ずしもネットワークを介してオンラインで通信可能である必要はない。例えば、集約関数装置21,…,2Mへ入力する情報を磁気テープやUSBメモリなどの可搬型記録媒体に記憶し、その可搬型記録媒体からオフラインで入力するように構成してもよい。
図3を参照して、この実施形態の秘密計算システム1の動作例について手続きの順に従って詳細に説明する。
上記のように、この発明の秘密計算技術は、入力を復号すること無く加算と減算と乗算と等号判定と比較と安定ソートの各演算を行うことができる秘匿化方式Sを用いており、これらの演算を組み合わせることで秘密計算上の分位数計算を実現する。
この発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。上記実施例において説明した各種の処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。
2 集約関数装置
9 ネットワーク
11 入力部
12 整列部
13 第1階段計算部
14 第2階段計算部
15 分位数判定部
16 出力部
19 秘匿情報記憶部
101 制御部
102 メモリ
Claims (7)
- 少なくとも1台の集約関数装置を含み、a,b,Nを正の整数として、秘密計算上の加算と減算と乗算と等号判定と比較と安定ソートが可能な秘匿化方式Sによりグループを表すキーk=(k1,…,kN)を秘匿化した秘匿キー[k]=([k1],…,[kN])と、前記秘匿化方式Sにより前記キーkに対応する値v=(v1,…,vN)を秘匿化した秘匿値[v]=([v1],…,[vN])とを含む秘匿情報を用いて、前記グループ毎のa/(a+b)分位数を求める秘密計算システムであって、
前記集約関数装置は、
前記秘匿情報を、前記秘匿化方式Sにより前記秘匿値[v]を用いて前記値vの昇順に安定ソートをし、さらに前記秘匿化方式Sにより前記秘匿キー[k]を用いて前記キーkの昇順に安定ソートをし、整列済み秘匿情報を生成する整列部と、
前記秘匿キー[k]を用いて、前記整列済み秘匿情報に前記グループ毎の前記値vの昇順の順番を示す索引[c]=([c1],…,[cN])を付加する第1階段計算部と、
前記秘匿キー[k]を用いて、前記整列済み秘匿情報に前記グループ毎の前記値vの降順の順番を示す索引[d]=([d1],…,[dN])を付加する第2階段計算部と、
前記索引[c]と前記索引[d]とに基づいて、前記値v1,…,vNそれぞれが前記グループ毎のa/(a+b)分位数であるか否かを示す分位数判定値[f]=([f1],…,[fN])を求める分位数判定部と、
を備えることを特徴とする秘密計算システム。 - 請求項1に記載の秘密計算システムであって、
前記分位数判定部は、
i=1,…,Nについて、a*(di+1+1)とb*ci+1の大小関係とb*ciとa*(di+1)の大小関係とに基づいて、前記値viがグループ毎のa/(a+b)分位数であるか否かを判定し、前記分位数判定値[f]=([f1],…,[fN])を求める
ことを特徴とする秘密計算システム。 - a,b,Nを正の整数として、秘密計算上の加算と減算と乗算と等号判定と比較と安定ソートが可能な秘匿化方式Sによりグループを表すキーk=(k1,…,kN)を秘匿化した秘匿キー[k]=([k1],…,[kN])と、前記秘匿化方式Sにより前記キーkに対応する値v=(v1,…,vN)を秘匿化した秘匿値[v]=([v1],…,[vN])とを含む秘匿情報を用いて、前記グループ毎のa/(a+b)分位数を求める集約関数装置であって、
前記秘匿情報を、前記秘匿化方式Sにより前記秘匿値[v]を用いて前記値vの昇順に安定ソートをし、さらに前記秘匿化方式Sにより前記秘匿キー[k]を用いて前記キーkの昇順に安定ソートをし、整列済み秘匿情報を生成する整列部と、
前記秘匿キー[k]を用いて、前記整列済み秘匿情報に前記グループ毎の前記値vの昇順の順番を示す索引[c]=([c1],…,[cN])を付加する第1階段計算部と、
前記秘匿キー[k]を用いて、前記整列済み秘匿情報に前記グループ毎の前記値vの降順の順番を示す索引[d]=([d1],…,[dN])を付加する第2階段計算部と、
前記索引[c]と前記索引[d]とに基づいて、前記値v1,…,vNそれぞれが前記グループ毎のa/(a+b)分位数であるか否かを示す分位数判定値[f]=([f1],…,[fN])を求める分位数判定部と、
を備えることを特徴とする集約関数装置。 - a,b,Nを正の整数として、秘密計算上の加算と減算と乗算と等号判定と比較と安定ソートが可能な秘匿化方式Sによりグループを表すキーk=(k1,…,kN)を秘匿化した秘匿キー[k]=([k1],…,[kN])と、前記秘匿化方式Sにより前記キーkに対応する値v=(v1,…,vN)を秘匿化した秘匿値[v]=([v1],…,[vN])とを含む秘匿情報を用いて、前記グループ毎のa/(a+b)分位数を求める秘密計算方法であって、
集約関数装置が、前記秘匿情報を、前記秘匿化方式Sにより前記秘匿値[v]を用いて前記値vの昇順に安定ソートをし、さらに前記秘匿化方式Sにより前記秘匿キー[k]を用いて前記キーkの昇順に安定ソートをし、整列済み秘匿情報を生成する整列ステップと、
前記集約関数装置が、前記秘匿キー[k]を用いて、前記整列済み秘匿情報に前記グループ毎の前記値vの昇順の順番を示す索引[c]=([c1],…,[cN])を付加する第1階段計算ステップと、
前記集約関数装置が、前記秘匿キー[k]を用いて、前記整列済み秘匿情報に前記グループ毎の前記値vの降順の順番を示す索引[d]=([d1],…,[dN])を付加する第2階段計算ステップと、
前記集約関数装置が、前記索引[c]と前記索引[d]とに基づいて、前記値v1,…,vNそれぞれが前記グループ毎のa/(a+b)分位数であるか否かを示す分位数判定値[f]=([f1],…,[fN])を求める分位数判定ステップと、
を含むことを特徴とする秘密計算方法。 - 請求項5に記載の集約関数装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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