JP7272439B2 - 暗号システム、関数値計算方法及びプログラム - Google Patents
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Description
第1の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
[構成の説明]
図2は、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、関数型暗号システム100は、鍵管理装置110と、暗号化装置120と、乱数シード管理装置130と、暗号文記憶装置140と、復号装置150と、署名装置160と、安全実行装置170を含む。
次に、図面を参照して、第1の実施形態に係る関数型暗号システムの全体の動作について詳細に説明する。
図4は、鍵生成に際して、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が実行する処理の一例を示すシーケンス図である。図4を参照しながら、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が鍵生成に際して実行する処理について説明する。
図5は、暗号化準備に際して、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が実行する処理の一例を示すシーケンス図である。図5を参照しながら、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が暗号化準備に際して実行する処理について説明する。
図6は、暗号化に際して、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が実行する処理の一例を示すシーケンス図である。図6を参照しながら、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が暗号化に際して実行する処理について説明する。
図7は、復号準備に際して、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が実行する処理の一例を示すシーケンス図である。図7を参照しながら、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が復号準備に際して実行する処理について説明する。
図8は、復号に際して、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が実行する処理の一例を示すシーケンス図である。図8を参照しながら、第1の実施形態に係る関数型暗号システム100が復号に際して実行する処理について説明する。
l_r=(r_(i1、j1)、r_(i2、j2)、...、r_(ik、jk))
=(PRNG(s_(i1)、j1)、PRNG(s_(i2)、j2)、...、PRNG(s_(ik)、jk))
r_(i1、j1)||r_(i2、j2)||...||r_(ik、jk)
となる。
ハッシュ値計算部166は、上記リストl_rの各要素の結合のハッシュ値gを計算する(ステップE15)。ハッシュ値gは、
ハッシュ値g=G(r_(i1、j1)||r_(i2、j2)||...||r_(ik、jk))
となる。ここで、ハッシュ関数Gとハッシュ関数Hとは同じであってもよいし異なっていてもよい。
ハッシュ値g=G(r_(i1、j1)||r_(i2、j2)||...||r_(ik、jk))
と表記できる。
関数値=f(x_(i1、j1)、x_(i2、j2)、...、x_(ik、jk))
となる。
上記実施形態における効果は、鍵発行機関からユーザへの通信コストを低く抑えつつ、データ単位の関数への入力制御が可能なことである。その理由は、以下のような構成を含むからである。即ち、乱数シード管理装置130は、暗号化装置120と署名装置160に乱数シードを送付する。暗号化装置120は、乱数シードとデータ索引からデータごとに異なる疑似乱数を生成し、データとともに暗号化する。署名装置160は、乱数シード管理装置130が管理する乱数シードを利用して暗号化装置120がデータと共に暗号化したデータごとに異なる疑似乱数を再現し、再現した疑似乱数と関数プログラムに基づく署名を生成する。安全実行装置170は、取得した暗号文を復号し、データとデータごとに異なる疑似乱数を得ると共に、署名を疑似乱数と関数プログラムに基づき検証する。署名の検証に成功しなければ、安全実行装置170は、署名装置160が署名生成に利用した疑似乱数を含まない暗号文のデータを関数に入力できない。
なお、上記実施形態にて説明した関数型暗号システム100の構成、動作等は例示であって、システムの構成等を限定する趣旨ではない。例えば、暗号文記憶装置140が存在せず、暗号化装置120と復号装置150が暗号化されたデータを、直接、送受信してもよい。
[付記1]
データごとに異なる疑似乱数を生成し、前記生成された疑似乱数をデータと共に暗号化する暗号化装置(10、120)と、
前記暗号化装置(10、120)が各データの暗号化に利用した疑似乱数を再現し、前記再現された疑似乱数から前記データの正当性を証明する制御情報を生成する署名装置(20、160)と、
前記データの暗号文を復号して得られた疑似乱数に基づき前記制御情報を検証し、前記制御情報の検証に成功した場合に、前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算する安全実行装置(30、170)と、
を含む暗号システム。
[付記2]
前記署名装置(20、160)は、前記データの関数値を得るための関数プログラムと前記再現された疑似乱数に基づき署名を計算し、前記計算された署名を前記制御情報として扱い、
前記安全実行装置(30、170)は、前記計算された署名を検証する、付記1に記載の暗号システム。
[付記3]
前記暗号化装置(10、120)が前記疑似乱数を生成するための乱数シードを生成すると共に、前記生成された乱数シードを前記暗号化装置(10、120)に配布する、乱数シード管理装置(130)をさらに含み、
前記暗号化装置(10、120)は、前記配布された乱数シードを用いて前記データごとに異なる疑似乱数を生成する、付記2に記載の暗号システム。
[付記4]
検証鍵と署名鍵からなる署名鍵ペアと、暗号化鍵と復号鍵からなる暗号鍵ペアと、を生成する、鍵管理装置(110)をさらに含み、
前記鍵管理装置(110)は、前記署名鍵を前記署名装置(20、160)に送信し、前記復号鍵及び前記検証鍵を前記安全実行装置(30、170)に送信する、付記3に記載の暗号システム。
[付記5]
前記署名装置(20、160)は、前記署名鍵を使って前記制御情報を生成する、付記4に記載の暗号システム。
[付記6]
前記安全実行装置(30、170)は、前記復号鍵を用いて前記データの暗号文を復号し、前記検証鍵を用いて前記制御情報の検証を行う、付記4又は5に記載の暗号システム。
[付記7]
外部から前記関数プログラムと、前記関数プログラムに入力するデータの索引と前記関数プログラムに入力するデータに対応するユーザの索引を対応付けた索引ペアと、を取得すると共に、前記取得した関数プログラムと索引ペアを前記署名装置(20、160)に送信する、復号装置(150)をさらに含み、
前記署名装置(20、160)は、前記索引ペアに基づき前記疑似乱数を再現するための乱数シードを前記乱数シード管理装置(130)から取得すると共に、前記取得した関数プログラムと乱数シードに基づき前記署名を計算し、前記計算された署名を前記復号装置(150)に送信し、
前記復号装置(150)は、前記受信した署名を前記安全実行装置(30、170)に送信する、付記6に記載の暗号システム。
[付記8]
前記安全実行装置(30、170)は、ハードウェア支援型のメモリ暗号化機能を利用して前記関数値を計算する、付記1乃至7のいずれか一つに記載の暗号システム。
[付記9]
前記安全実行装置(30、170)は、関数型暗号を実行する、付記1乃至8のいずれか一つに記載の暗号システム。
[付記10]
前記署名装置(20、160)は、ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)署名を生成する、付記1乃至9のいずれか一つに記載の暗号システム。
[付記11]
データごとに異なる疑似乱数を生成し、前記生成された疑似乱数をデータと共に暗号化するステップと、
前記データの暗号化に利用された疑似乱数を再現し、前記再現された疑似乱数から前記データの正当性を証明する制御情報を生成するステップと、
前記データの暗号文を復号して得られた疑似乱数に基づき前記制御情報を検証し、前記制御情報の検証に成功した場合に、前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算するステップと、
を含む関数値計算方法。
[付記12]
コンピュータ(311)に、
データごとに異なる疑似乱数を生成し、前記生成された疑似乱数をデータと共に暗号化する処理と、
前記データの暗号化に利用された疑似乱数を再現し、前記再現された疑似乱数から前記データの正当性を証明する制御情報を生成する処理と、
前記データの暗号文を復号して得られた疑似乱数に基づき前記制御情報を検証し、前記制御情報の検証に成功した場合に、前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算する処理と、
を実行させるプログラム。
なお、付記11の形態及び付記12の形態は、付記1の形態と同様に、付記2の形態~付記10の形態に展開することが可能である。
20、160 署名装置
30、170 安全実行装置
100 関数型暗号システム
110 鍵管理装置
111 暗号鍵ペア生成部
112 署名鍵ペア生成部
113 暗号化鍵記憶部
114 復号鍵記憶部
115 検証鍵記憶部
121 乱数シード記憶部
122 暗号化鍵記憶部
123 データ入力部
124 ユーザ索引入力部
125 データ索引生成部
126 疑似乱数生成部
127 暗号化部
130 乱数シード管理装置
131 ユーザ索引取得部
132 乱数シード生成部
133 乱数シード記憶部
140 暗号文記憶装置
141 暗号文記憶部
142 索引取得部
150 復号装置
151 関数プログラム入力部
152 暗号文取得部
153 索引入力部
154 署名取得部
155 関数値取得部
161 署名鍵記憶部
162 関数プログラム取得部
163 暗号文取得部
164 索引取得部
165 乱数シード取得部
166 ハッシュ値計算部
167 疑似乱数生成部
168 署名生成部
171 復号鍵記憶部
172 検証鍵記憶部
173 関数プログラム取得部
174 暗号文取得部
175 署名取得部
176 復号部
177 ハッシュ値計算部
178 署名検証部
179 関数値計算部
311 プロセッサ
312 メモリ
313 入出力インターフェイス
314 通信インターフェイス
Claims (9)
- データごとに異なる疑似乱数を生成し、前記生成された疑似乱数をデータと共に暗号化する暗号化手段と、
前記暗号化手段が前記疑似乱数を生成するための乱数シードを生成すると共に、前記生成された乱数シードを前記暗号化手段に配布する、乱数シード管理手段と、
前記暗号化手段が各データの暗号化に利用した疑似乱数を再現し、前記再現された疑似乱数から前記データの正当性を証明する制御情報を生成する署名手段と、
前記データの暗号文を復号して得られた疑似乱数に基づき前記制御情報を検証し、前記制御情報の検証に成功した場合に、前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算する安全実行手段と、
外部から前記データの関数値を得るための関数プログラムと、前記関数プログラムに入力するデータの索引と前記関数プログラムに入力するデータに対応するユーザの索引を対応付けた索引ペアと、を取得すると共に、前記取得した関数プログラムと索引ペアを前記署名手段に送信する、復号手段とを含み、
前記暗号化手段は、前記配布された乱数シードを用いて前記データごとに異なる疑似乱数を生成し、
前記署名手段は、前記索引ペアに基づき前記疑似乱数を再現するための乱数シードを前記乱数シード管理手段から取得すると共に、前記取得した関数プログラムと乱数シードに基づき署名を計算し、前記計算された署名を前記制御情報として前記復号手段に送信し、
前記復号手段は、前記署名を前記安全実行手段に送信し、
前記安全実行手段は、前記計算された署名を検証する、暗号システム。 - 検証鍵と署名鍵からなる署名鍵ペアと、暗号化鍵と復号鍵からなる暗号鍵ペアと、を生成する、鍵管理手段をさらに含み、
前記鍵管理手段は、前記署名鍵を前記署名手段に送信し、前記復号鍵及び前記検証鍵を前記安全実行手段に送信する、請求項1に記載の暗号システム。 - 前記署名手段は、前記署名鍵を使って前記制御情報を生成する、請求項2に記載の暗号システム。
- 前記安全実行手段は、前記復号鍵を用いて前記データの暗号文を復号し、前記検証鍵を用いて前記制御情報の検証を行う、請求項2又は3に記載の暗号システム。
- 前記安全実行手段は、ハードウェア支援型のメモリ暗号化機能を利用して前記関数値を計算する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の暗号システム。
- 前記安全実行手段は、関数型暗号を実行する、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の暗号システム。
- 前記署名手段は、ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)署名を生成する、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の暗号システム。
- データごとに異なる疑似乱数を生成し、前記生成された疑似乱数をデータと共に暗号化するステップと、
前記疑似乱数を生成するための乱数シードの生成と共に、前記生成された乱数シードを配布するステップと、
前記データの暗号化に利用された疑似乱数を再現し、前記再現された疑似乱数から前記データの正当性を証明する制御情報を生成するステップと、
前記データの暗号文を復号して得られた疑似乱数に基づき前記制御情報を検証し、前記制御情報の検証に成功した場合に、前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算するステップと、
外部から前記データの関数値を得るための関数プログラムと、前記関数プログラムに入力するデータの索引と前記関数プログラムに入力するデータに対応するユーザの索引を対応付けた索引ペアと、を取得すると共に、前記取得した関数プログラムと索引ペアを送信するステップとを含み、
前記暗号化するステップでは、前記配布された乱数シードを用いて前記データごとに異なる疑似乱数を生成し、
前記制御情報を生成するステップでは、前記索引ペアに基づき前記疑似乱数を再現するための乱数シードを前記配布された乱数シードから取得すると共に、前記取得した関数プログラムと乱数シードに基づき署名を計算し、前記計算された署名を前記制御情報として送信し、
前記取得した関数プログラムと索引ペアを送信するステップでは、前記署名をさらに送信し、
前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算するステップでは、前記計算された署名を検証する、関数値計算方法。 - コンピュータに、
データごとに異なる疑似乱数を生成し、前記生成された疑似乱数をデータと共に暗号化する処理と、
前記疑似乱数を生成するための乱数シードの生成と共に、前記生成された乱数シードを配布する処理と、
前記データの暗号化に利用された疑似乱数を再現し、前記再現された疑似乱数から前記データの正当性を証明する制御情報を生成する処理と、
前記データの暗号文を復号して得られた疑似乱数に基づき前記制御情報を検証し、前記制御情報の検証に成功した場合に、前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算する処理と、
外部から前記データの関数値を得るための関数プログラムと、前記関数プログラムに入力するデータの索引と前記関数プログラムに入力するデータに対応するユーザの索引を対応付けた索引ペアと、を取得すると共に、前記取得した関数プログラムと索引ペアを送信する処理とを実行させ、
前記暗号化する処理では、前記配布された乱数シードを用いて前記データごとに異なる疑似乱数を生成し、
前記制御情報を生成する処理では、前記索引ペアに基づき前記疑似乱数を再現するための乱数シードを前記配布された乱数シードから取得すると共に、前記取得した関数プログラムと乱数シードに基づき署名を計算し、前記計算された署名を前記制御情報として送信し、
前記取得した関数プログラムと索引ペアを送信する処理では、前記署名をさらに送信し、
前記暗号文を復号して得られたデータの関数値を計算する処理では、前記計算された署名を検証する、プログラム。
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Title |
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吉野 慎司, ほか3名,Intel SGXを用いた入力を制御できる複数入力関数型暗号,2019年 暗号と情報セキュリティシンポジウム予稿集,電機情報通信学会,2019年01月15日,p.1-8 |
宇田 隆哉, ほか1名,IP電話向け音声ストリーム認証手法,情報処理学会論文誌,日本,IP電話向け音声ストリーム認証手法,2006年08月15日,第47巻, 第8号,p.2535-2547 |
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