JP7165292B2 - 準同型に暗号化されたデータに対する検証および演算の実行のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
機密データに対して実行される準同型暗号化/復号の演算は、図1~5および図6A~6Eに示すように実行できる。鍵の生成は、鍵管理システム36など、セキュアなシステムにおいて行われる。公開鍵68は、機密情報を保持するリモートデバイス20(医療用装置、クレジットカード、リモートセンサなど)を配備する前に、リモートデバイス20に事前にロードできる。代わりに、または加えて、ネットワークリソース(パブリッククラウドなど)を通じて公開鍵68をリモートデバイス20において使用可能にすることもできる。この場合は、公開鍵68にアクセスするために資格情報の検証または認可(ユーザ名およびパスワードなど)を必要とするように構成できる。リモートデバイス20の基板上、およびデータシステム120内の暗号化エンジン62は、以下に記載する準同型暗号化の手法を実装するように構成できる。鍵管理システム36における復号エンジン104は、以下に記載する準同型復号の手法を実装するように構成できる。データシステム22及び120における計算エンジン88は、等式、計算パラメータ、上限、下限、中間結果、および累算結果の保存および処理を含め、以下に記載する計算手法を実装するように構成できる。
本方法およびシステムはRLWE(Ring Learning With Errors)暗号方式を利用できる。以下では、当該方式の一般的な原理について説明する。ただし、本方式は特に制限されるものではなく、他の適切な多項式ベースの完全準同型暗号方式を使用できる。さらに、下記における相違点はいずれも、周知の技術の観点から暗号分野の当業者に十分理解されよう。
本発明の一部の例では、RLWEベースのFHE方式の代替として、NTRU式の暗号化方式を使用して計算の複雑さを低減し、演算を高速化する。以下では、この点について詳細に説明する。当該暗号化システムは以下のように動作する。
準同型暗号化システムの実施形態の応用分野として、金融取引、特にクレジットカード取引も挙げられる。近年、クレジットカードに対する攻撃は著しくエスカレートしており、大規模な侵害の事例では、数百万もの顧客レコードが流出している。いったん流出すると、顧客情報が(ダークウェブなどで)転売されたり、不正な取引、特に非対面(CNP)取引に利用されたり、販売時点情報管理(POS)システムに対する直接攻撃に利用されたりする可能性がある。
VISA(登録商標)やMasterCard(登録商標)など、主要なクレジットカード会社は、4当事者モデル(four-party model)によるクレジットカード取引を構築している。このモデルの当事者はカード保有者1500、加盟店1510(サービス提供者)、決済処理者1520(アクワイアラ)、およびカード発行者1540である。さらに、第5の当事者としてクレジットカード会社(決済ブランド)1530が存在する場合もある。これらを図15に示す。
機密性の高い医療データとともに使用するために本発明の一実施形態のさまざまな態様を具体化した、ネットワーク接続型コンピュータシステムを図1に示す。複数のリモート医療デバイス20が、ワイドエリアネットワーク24を通じて医療データシステム22に接続されている。リモート医療デバイス20は、ウェアラブルデバイス26、患者の端末28、研究室の端末30などを含み得る。ウェアラブルデバイス26は、専用の医療デバイス、スマートウォッチ、ウェアラブルコンピュータ、装着型のアクティビティトラッカ、計測機能付きの衣類などのデバイスを含み得る。ウェアラブルデバイス26は、加速度計、心拍計、体温計、呼吸モニタ、グルコースモニタ、全地球的測位システム(GPS)受信機、気圧センサなどのセンサ、およびそれらの組み合わせなどを含み得るが、これらに限定されない。患者の端末28および研究室の端末30は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータなどのデバイスを含み得る。ウェアラブルデバイス26、患者の端末28、および研究室の端末30などのリモート医療デバイス20を相互に区別する特徴は、本発明を制限すると考えられない。これらのデバイス26~30の機能は重なり合う場合がある。ウェアラブルデバイス26および患者の端末28は患者から直接データを収集する。この収集は、患者が手作業で入力することなく行える。ウェアラブルデバイス26および患者の端末28では、患者32がデータを手作業で(タイプや選択などによって)入力できる。研究室の端末30では、患者32に対して行われた医学的検査などの医療処置に関連したデータ(血液検査の結果など)を入力するために、医療担当者34(臨床医、研究室の技師、看護師、医師など)による何らかの形の手動入力が必要になる場合がある。
Claims (18)
- 暗号化状態のデータを完全に復号することなく、前記データからの情報をセキュアに伝送および抽出するための方法であって、前記方法が、コンピュータソフトウェアにより指令されるコンピュータによって自動的に行われ、前記方法が、
データ要求を受信することであって、前記データ要求の少なくとも一部が準同型暗号化方式に従って暗号化され、前記データ要求の前記暗号化部分が、複数の文字列を含む少なくとも1つの機密データ群を含み、前記複数の文字列が、前記機密データ群内の複数のデータフィールドに対応することと、
1つ以上の暗号化状態の比較データ群をデータベースから取得することであって、暗号化状態の各比較データ群が、前記準同型暗号化方式に従って暗号化され、かつ、前記機密データ群内の複数のデータフィールドに対応する複数のデータフィールドを含むことと、
集合的に前記複数の文字列に対して1つ以上の準同型演算を使用して、前記データ要求からの暗号化状態の機密データ群を暗号化状態の各比較データ群と比較して、暗号化状態の前記機密データ群に一致する暗号化状態の比較データ群を判別し、一致の際に前記機密データ群を検証することと、
前記機密データ群の検証の成否を示す暗号化状態の指標を生成することと、
前記データ要求に関連付けられた当事者に前記暗号化状態の指標を転送することと、
を含み、
前記方法の最中に前記機密データ群が一切復号されない、方法。 - 前記準同型暗号化方式が完全準同型暗号化方式であるかsomewhat準同型暗号化方式である、請求項1に記載の方法。
- 前記データ要求がさらに、少なくとも1つの非機密データ群を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記データ要求が複数の機密データ群を含む、請求項1に記載の方法。
- 検証対象の機密データ群を判別するステップの実行をさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記データ要求の一部が前記比較データ群と比較され、前記比較データ群のサイズを削減した後に暗号化状態の前記機密データ群を比較する、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の準同型演算が組み合わさってXNOR演算を構成する、請求項1に記載の方法。
- 前記機密データ群が、身分証明書、パスポート、運転免許証、セキュリティカード、キャッシュカード、クレジットカード、および健康保険証のいずれかに由来する、請求項1に記載の方法。
- 前記暗号化状態の指標が、前記データ要求の送信元である前記当事者と異なる当事者に送信される、請求項1に記載の方法。
- コンピュータ可読命令を包含する非一時的なコンピュータ可読メディアであって、前記コンピュータ可読命令が、コンピュータプロセッサにより実行されるときに、
データ要求を受信し、準同型暗号化方式に従って暗号化された前記データ要求の少なくとも一部をもってデータを検証し、前記データ要求が、複数の文字列を含む少なくとも1つの機密データ群を含み、前記複数の文字列が、前記機密データ群内の複数のデータフィールドに対応することと、
1つ以上の暗号化状態の比較データ群をデータベースから取得することであって、暗号化状態の各比較データ群が、前記準同型暗号化方式に従って暗号化され、かつ、前記機密データ群内の複数のデータフィールドに対応する複数のデータフィールドを含むことと、
集合的に前記複数の文字列に対して1つ以上の準同型演算を使用して、前記機密データ群を暗号化状態の各比較データ群と比較し、前記機密データ群に一致する暗号化状態の比較データ群を判別し、一致の際に前記機密データ群を検証することと、
前記機密データ群の検証の成否を示す暗号化状態の指標を生成することと、
前記データ要求に関連付けられた当事者に前記暗号化状態の指標を転送することと、
を含む方法をコンピュータに行わせ、
前記機密データ群が一切復号されない、コンピュータ可読メディア。 - 前記準同型暗号化方式が完全準同型暗号化方式であるかsomewhat準同型暗号化方式である、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 前記データ要求がさらに、少なくとも1つの非機密データ群を含む、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 前記データ要求が複数の機密データ群を含む、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 検証対象の機密データ群を判別するステップの実行をさらに含む、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 前記データ要求の一部が前記比較データ群と比較され、前記比較データ群のサイズを削減した後に暗号化状態の前記機密データ群を比較する、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 前記1つ以上の準同型演算が組み合わさってXNOR演算を構成する、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 前記機密データ群が、身分証明書、パスポート、運転免許証、セキュリティカード、キャッシュカード、クレジットカード、および健康保険証のいずれかに由来する、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
- 前記暗号化状態の指標が、前記データ要求の送信元である前記当事者と異なる当事者に送信される、請求項10に記載のコンピュータ可読メディア。
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