JP7304234B2 - データサーバ、秘匿匿名化システム、及び暗号化方法 - Google Patents

Description

本発明は、データサーバ、秘匿匿名化システム、及び暗号化方法に関する。

近年、データ匿名化処理に対するニーズが高まっている。データ保有者が保有するデータの利活用、例えば第三者への提供などをしたい場合、個人情報保護法により個人情報を含むデータの、第三者提供や目的外利用は、その個人の同意がなければ違法である。

その個人による同意がない場合、第三者提供や目的外利用を行いたい利用者は、情報に匿名化等の加工が施されなければならないが、当該加工には高度な技術が必要な場合があるため、データ保有者が当該加工を行うことが難しいことが多い。この場合、利用者は、匿名化技術を持つ外部業者に匿名加工を委託することになる。

利用者が業務委託契約を結べば外部委託業者に個人情報を渡すことは違法ではないが、それでも安全管理措置の観点から第三者に元データを開示することに対する懸念は大きい。このような場合、データが暗号化されたまま匿名化できる技術があればデータ保有者やデータ提供した個人の安心に大きく貢献する。

本技術分野の背景技術として、国際公開第２０１７／１０３９７０号（特許文献１）がある。この公報には、「プロセッサと、プロセッサに接続される記憶装置と、を有するデータ加工システムであって、記憶装置は、複数の平文データを暗号化することによって生成された複数の暗号化データと、複数の暗号化データをそれらが暗号化されたままで検索するための複数の暗号化クエリと、を保持し、プロセッサは、各暗号化クエリを用いて各暗号化データを検索することによって、各暗号化クエリを用いて検索された暗号化データの出現数を計算し、各暗号化クエリを用いて検索された暗号化データの出現数に基づいて、所定の匿名性を満たすように複数の暗号化データの少なくとも二つを変更し、複数の暗号化データを出力する。」と記載されている（要約参照）。

国際公開第２０１７／１０３９７０号

特許文献１に記載の技術は、ｋ匿名化を暗号化したまま実行するが、例えば時刻、位置を表す座標の組の系列である、移動履歴などのように、匿名化対象データとしてｋ匿名化に不向きなデータがある。このようなデータに対してｋ匿名化を施すと大きく情報が劣化し、利用価値のないデータが生成されてしまうことが多い。そこで、本発明の一態様は、このような移動履歴のようなデータに対して情報の劣化を抑制しつつ暗号化されたまま匿名化を実行することができる暗号化処理を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は以下の構成を採用する。暗号化処理を実行するデータサーバであって、匿名化処理を実行するセキュリティサーバに接続され、プロセッサとメモリとを備え、前記メモリは、座標値を含む匿名化対象データを保持し、前記プロセッサは、前記匿名化対象データの座標値を、空間の多項式同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、前記暗号化した匿名化対象データを、前記セキュリティサーバに送信する、データサーバ。

本発明の一態様によれば、このような移動履歴のようなデータに対して情報の劣化を抑制しつつ、暗号化されたまま匿名化を実行することができる暗号化を実行することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１における秘匿匿名化システムの構成例を示すブロック図である。 実施例１におけるデータサーバの機能構成例を示すブロック図である。 実施例１におけるセキュリティサーバの機能構成例を示すブロック図である 実施例１における匿名化対象データの暗号化、匿名化、及び復号化の全体処理の一例を示すシーケンス図である。 実施例１における匿名化対象データの暗号化処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１における空間の多項式同型を用いた暗号方式の鍵の生成処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１における暗号化処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１における暗号文を復号することなく実行される匿名化処理一例を示すフローチャートである。 実施例１における暗号化されたまま匿名化されたデータの復号処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１における匿名化対象データの一例である。 実施例２におけるデータ検索処理の一例を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態において、同一の構成には原則として同一の符号を付け、繰り返しの説明は省略する。なお、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。

＜システム構成＞
図１は、秘匿匿名化システムの構成例を示すブロック図である。秘匿匿名化システムは、収集したデータ（例えば位置の時系列を示す移動履歴）を暗号化し、復号することなく匿名化し、それを復号化して利用する。

秘匿匿名化システムは、データサーバ１００、セキュリティサーバ２００、データ利用者端末３００、及び１以上のユーザ端末５００を含む。データサーバ１００と、ユーザ端末５００それぞれと、はインターネット等のネットワーク４００を介して互いに接続されているまたデータサーバ１００は、セキュリティサーバ２００及びデータ利用者端末３００と、通信可能な状態である。

データサーバ１００は、例えば、クラウド事業者が有するデータセンタに設置されている。セキュリティサーバ２００は、例えば、クラウド事業者が有するセキュリティセンタに設置されている。ユーザ端末は、例えば、クラウド事業者のサービスを利用するユーザが持つ携帯電話等である。

データサーバ１００は、ユーザ端末５００からデータを収集して蓄積する。データサーバ１００は、例えば、データ利用者端末３００からの要求に応じて蓄積したデータを暗号化してセキュリティサーバ２００に送信する。

セキュリティサーバ２００は、暗号化されたデータを暗号化されたまま匿名化し、データサーバ１００に送信する。データサーバ１００は、暗号化されたままの匿名化データを復号してデータ利用者端末３００に送信する。データ利用者端末３００は復号された匿名化データを利用する。

なお、ユーザ端末５００は、例えば、外部と通信可能な機能を持つ自動車等であり、ネットワーク４００を介してデータサーバ１００に車の移動履歴を含む種々のデータを送信する。

（データサーバ）
図２は、データサーバ１００の機能構成例を示すブロック図である。データサーバ１００は、例えば、データを処理する制御部１１０と、データを記憶する記憶部１２０と、情報を入力する入力部１０１と、情報を出力する出力部１０２と、外部装置とのデータの送受信を行う通信部１０３と、を有する計算機によって構成される。

制御部１１０は、プロセッサを含む。記憶部１２０は、一時情報記憶部１２５及びデータ記憶部１３０を含む。一時情報記憶部１２５は、例えば、メモリによって構成される。データ記憶部１３０は、例えば、補助記憶装置によって構成される。

制御部１１０に含まれるプロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する。メモリは、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。

補助記憶装置は、例えば、磁気記憶装置（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置であり、プロセッサが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置から読み出されて、メモリにロードされて、プロセッサによって実行される。

入力部１０１は、例えば、キーボードやマウスなどの、オペレータからの入力を受ける装置である。出力部１０２は、ディスプレイ装置やプリンタなどの、プログラムの実行結果をオペレータが視認可能な形式で出力する装置である。

通信部１０３は、例えば、所定のプロトコルに従って、他の装置との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。また、通信部１０３は、例えば、ＵＳＢ等のシリアルインターフェースを含む。

プロセッサが実行するプログラムは、リムーバブルメディア（ＣＤ－ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）又はネットワークを介してデータサーバ１００に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置に格納される。このため、データサーバ１００は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。これはセキュリティサーバ２００、データ利用者端末３００、及びユーザ端末５００についても同様である。

データサーバ１００は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、同一の計算機上で別個のスレッドで動作してもよく、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。これはセキュリティサーバ２００、データ利用者端末３００、及びユーザ端末５００についても同様である。

制御部１１０は、暗号化処理部１１１と、復号化処理部１１２と、を含む。例えば、制御部１１０に含まれるプロセッサは、メモリにロードされた暗号化処理プログラムに従って動作することで、暗号化処理部１１１として機能し、メモリにロードされた復号化処理プログラムに従って動作することで、復号化処理部１１２として機能する。後述するセキュリティサーバ２００の制御部に含まれる各機能部についても同様である。

暗号化処理部１１１は、匿名化対象のデータを暗号化する。復号化処理部１１２は、暗号化したまま匿名化されたデータ、を復号する。また、制御部１１０は、データを出力部１０２に表示したり、記憶部１２０に格納されているデータを読み込み、通信部１０３を介して、セキュリティサーバ２００やデータ利用者端末３００へ送信したりする。

記憶部１２０のデータ記憶部１３０には、ユーザ端末５００等から収集したデータ１３１や、セキュリティサーバ２００によって匿名化された匿名化データが格納される。また、データ記憶部１３０には、暗号化処理部１１１や復号化処理部１１２での処理で必要な暗号化鍵１４１や復号化鍵１４２が格納される。

（セキュリティサーバ）
図３は、セキュリティサーバ２００の機能構成例を示すブロック図である。セキュリティサーバ２００は、データを処理する制御部２１０と、データを記憶する記憶部２２０と、情報を入力する入力部２０１と、情報を出力する出力部２０２と、外部装置とのデータの送受信を行う通信部２０３と、を有する計算機によって構成される。記憶部２２０は、一時情報記憶部２２５とデータ記憶部２３０とを含む。

制御部２１０、記憶部２２０、入力部２０１、出力部２０２、通信部２０３、データ記憶部２３０、及び一時情報記憶部２２５を構成するハードウェアは、それぞれ、制御部１１０、記憶部１２０、入力部１０１、出力部１０２、通信部１０３、データ記憶部１３０、及び一時情報記憶部１２５を構成するハードウェアと同様であるため、説明を省略する。

制御部２１０は、匿名化処理部２１１を含む。制御部２１０は、入力部２０１を介して、受け付けた指示に従って処理を行ったり、出力部２０２を介して情報を画面に表示したりする。また、制御部２１０は、データを出力部２０２に表示する処理を行ったり、記憶部２２０に格納されているデータを読み込んだりする。匿名化処理部２１１は、データの匿名化を行う。記憶部２２０には、データサーバ１００から送付された、暗号化されたデータが格納されている。

＜シーケンス＞
（データ収集、匿名化対象データの暗号化、匿名化対象データを暗号化されたまま匿名化処理、及び暗号化されたまま匿名化された匿名化対象データの復号）
図４は、匿名化対象データの暗号化、匿名化、及び復号化の全体処理の一例を示すシーケンス図である。図４の処理において、データサーバ１００はユーザ端末５００匿名化対象データを暗号化してセキュリティサーバ２００に送付し、セキュリティサーバ２００は受信した暗号化されたデータを復号することなく匿名化し、データサーバ１００が匿名化されたデータを復号し、復号されたデータをデータ利用者端末３００が利用する。

ユーザ端末５００は自身が保有するデータをデータサーバ１００に送付する（Ｓ４０１）データサーバ１００の制御部１１０は、ユーザ端末５００から収集したデータをデータ記憶部１３０に蓄積する（Ｓ４０２）。

データ利用者端末３００は、例えばデータ利用者端末３００にユーザによって指定された利用したいデータの種類及び数量、並びに匿名化方法（アルゴリズムやパラメータ）などを含む要求をデータサーバ１００に送信する（Ｓ４０３）。

データサーバ１００の制御部１１０は、受信した要求に応じて、蓄積データの中から匿名化対象データを抽出し（Ｓ４０４）、暗号化処理部１１１は、匿名化対象データを暗号化する（Ｓ４０５）。暗号化処理部１１１は、匿名化に必要な補助的データ（予めデータサーバ１００のデータ記憶部１３０に格納されている）のうち、暗号化が必要なものも暗号化してもよい。匿名化対象データの暗号化の方法の詳細については後述する。

データサーバ１００の制御部１１０は暗号化データと、匿名化条件などの補助的データと、をセキュリティサーバ２００に送信する（Ｓ４０６）。セキュリティサーバ２００の匿名化処理部２１１は、受信した暗号化データを、復号することなく要求された条件で匿名化する（Ｓ４０７）。セキュリティサーバ２００の制御部２１０は、暗号化されたままの匿名化データをデータサーバ１００に返送する（Ｓ４０８）。

データサーバ１００の復号化処理部１１２は、返送された暗号化されたままの匿名化データを復号し（Ｓ４０９）、制御部１１０は復号した匿名化データをデータ利用者端末３００に送付する（Ｓ４１０）。データ利用者端末３００は匿名化データを受信し、データ利用者の所望の目的に利用する（Ｓ４１１）。

（匿名化対象データの暗号化）
図５は、データサーバ１００が実行する、匿名化対象データの暗号化処理（Ｓ４０４、Ｓ４０５）の一例を示すフローチャートである。データサーバ１００がデータ利用者端末３００から匿名化データ要求（Ｓ４０３）を受信すると、制御部１１０は匿名化データ要求に含まれる匿名化方法に従って匿名化方法を決定する（Ｓ５０１）。また、制御部１１０は、匿名化データ要求に含まれるデータの種類及び数量に従って、蓄積されたデータ１３１から匿名化対象データを抽出し、さらに暗号化鍵１４１を生成し、匿名化に必要な補助情報を決定する（Ｓ５０２）。

次に、暗号化処理部１１１は、匿名化対象データと、匿名化補助情報のうち、個人情報の漏洩につながる可能性がある情報を特定し、暗号化鍵１４１を用いて特定した情報を暗号化する（Ｓ５０３）。なお、個人情報の漏洩につながる可能性がある情報は、例えば予め指定されている。データサーバ１００の制御部１１０は、暗号化した情報をセキュリティサーバ２００に送信する（Ｓ５０４）。

図１０は、匿名化対象データの一例である。図１０の匿名化対象データは、ユーザ端末５００が位置する緯度と経度の時系列、即ちユーザ端末５００の移動履歴を示す。データサーバ００が図１０の匿名化対象データを暗号化する場合、暗号化の方式として、暗号化したまま数値の大小判定を第三者が実行できる、順序保存暗号のような暗号を用いてもよいし、大小判定が権限を与えられたものしかできない、より安全性の高い暗号方式を用いてもよい。また、データサーバ１００は、図６を用いて後述する空間（１次元以上）の多項式同型を用いた暗号方式を用いてもよい。

（匿名化対象データに対する暗号方式）
図６は、空間の多項式同型を用いた暗号方式の鍵の生成処理の一例を示すフローチャートである。ここでは２次元の多項式同型を例にとって説明する。データサーバ１００の暗号化処理部１１１は匿名化対象データを平面の代数幾何的同型を利用した暗号方式により暗号化する（Ｓ５０３）前に、暗号化鍵１４１と復号化鍵１４２を生成する。

まず、暗号化処理部１１１は、セキュリティの強度を表すセキュリティパラメータを決定する（Ｓ６０１）。セキュリティパラメータは例えば予め定められていたり、データサーバ１００のユーザの指示によって決定されたりする。１２８－ｂｉｔセキュリティが必要である場合のセキュリティパラメータは「１２８」などである。

暗号化処理部１１１は、平面（２次元空間）の基本自己同型写像である１以上のΦ_ｉ＝［α_ｉｘ＋ｐ_ｉ（ｙ），ｙ］及び１以上のψ_ｉ＝［ｘ，β_ｉｙ＋ｑ_ｉ（ｘ）］をセキュリティパラメータに従って、ランダムに生成する（Ｓ６０２）。また、暗号化処理部１１１は、ステップＳ６０２において、基本自己同型Φ_ｉの逆写像Φ_ｉ ^－１及び基本自己同型Ψ_ｉそれぞれの逆写像Ψ_ｉ ^－１-も計算する。

なお、α_ｉ、β_ｉは計算に適した数（非零）ならば任意の数でよい。α_ｉ、β_ｉは、例えばセキュリティパラメータにおいて定められた範囲内でランダムに生成された整数などでよい。またｐ_ｉ（ｙ）は係数及び次数が、例えばセキュリティパラメータにおいて定められた範囲内でランダムに生成された、１次元の値を返すｙの多項式である（但し、零写像のような定数写像でないことが望ましい）。ｑ_ｉ（ｘ）は、係数及び次数が、例えばセキュリティパラメータにおいて定められた範囲内でランダムに生成された、１次元の値を返すｘの多項式である。

暗号化処理部１１１は、１以上のアフィン自己同型写像Ａ_ｉ＝［ａ^（ｉ） _１１ｘ＋ａ^（ｉ） _２１ｙ＋ｂ^（ｉ） _１，ａ^（ｉ） _１２ｘ＋ａ^（ｉ） _２２ｙ＋ｂ^（ｉ） _２］及びアフィン自己同型写像Ａ_ｉそれぞれの逆写像Ａ_ｉ ^－１を生成する（Ｓ６０３）。なお、暗号化処理部１１１は、基本自己同型写像の係数α_ｉ、β_ｉと同様の方法で、係数ａ^（ｉ） _１１、ａ^（ｉ） _２１、ｂ^（ｉ） _１、 ａ^（ｉ） _１２、ａ^（ｉ） _２２、ｂ^（ｉ） _２を決定する。

なお、暗号化処理部１１１は、基本自己同型Φ_ｉ及びψ_ｉ並びにアフィン自己同型写像Ａ_ｉの生成個数もセキュリティパラメータから決定する（例えばセキュリティパラメータにおいて定められた範囲内でランダムに生成される）。なお、基本自己同型Φ_ｉ及びψ_ｉ並びにアフィン自己同型写像Ａ_ｉの生成個数はそれぞれ、１以上の任意の自然数であればよく、互いに異なっていてもよい。Φ_ｉ、ψ_ｉ、及びＡ_ｉそれぞれの生成個数が多いほどセキュリティ強度が高く、Φ_ｉ、ψ_ｉ、及びＡ_ｉそれぞれの生成個数が少ないほど鍵生成及び暗号化処理の処理速度が高い。

続いて、暗号化処理部１１１は、ステップＳ６０２及びステップＳ６０３で生成した同型写像を任意の順番で合成した合成写像Ωを生成し、さらに対応する順番でステップＳ６０２とステップＳ６０３で生成した逆写像の合成を計算することで、Ωの逆写像Ω^－１を生成する（Ｓ６０４）。暗号化処理部１１１はΩを暗号化鍵１４１として、逆写像Ω^－１を復号化鍵１４２として、データ記憶部１３０に格納する。

図７は、暗号化処理の一例を示すフローチャートである。図７の例では、データサーバ１００は、図１０に例示した移動履歴情報を、図６に例示した処理で生成した平面の多項式同型を用いた暗号方式の暗号化鍵と、暗号化したまま平文の大小判定が可能な暗号化方式（以下、ソート可能暗号数とも呼ぶ。当該暗号方式による暗号化関数をＥｎｃと記載する）と、を用いて暗号化する処理の一例を示す。つまり、暗号化された移動履歴情報が匿名化対象データである。なお、ソート可能暗号用暗号化鍵Ｋは予めデータ記憶部１３０に格納されていてもよいし、暗号化処理部１１１によって生成されてもよい。

暗号化処理部１１１は、暗号化鍵Ωとソート可能暗号用暗号化鍵Ｋをデータ記憶部１３０から取得する（Ｓ７０１）。後述するステップＳ７０３～ステップＳ７０４の処理をｉ＝１，・・・，ｎまで繰り返す（Ｓ７０２）。なお、ｉは暗号化対象の移動履歴のレコード番号であり、ｎは暗号化対象の移動履歴のレコード総数である。

暗号化処理部１１１は、移動履歴情報のうち位置を表す座標［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］に対しては同型写像であるΩにより暗号文［Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ］＝Ω（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を計算する（Ｓ７０３）。暗号化処理部１１１は、時刻ｔ_ｉ（ｔ_i-は暗号化対象の移動履歴のｉ番目のレコード）に対してはソート可能暗号により、暗号文Ｔ_ｉ＝Ｅｎｃ_Ｋ（ｔ_ｉ）を計算する（Ｓ７０４）。

暗号化処理部１１１は、暗号文［Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ］と暗号文Ｔ_ｉとを結合して、結合した暗号文を、当該時刻と当該位置との組に対応する暗号文とする（Ｓ７０５）。暗号化処理部１１１は、全ての時刻と位置との全ての組それぞれに対応する暗号文を出力し（Ｓ７０７）、処理を終了する。なお、ステップＳ７０３の処理とステップＳ７０４の処理は順序を逆にして実行されもよい。

なお、ソート可能暗号として、大小判定のために秘密鍵が必要な方式のような、許可された者しか大小判定できない暗号方式が用いられてもよい。その場合、セキュリティサーバ２００は匿名化処理を実行する前に、大小判定用の鍵を取得する必要がある。

（暗号化された匿名化対象データに対して暗号化されたまま実行される匿名化処理）

図８は、暗号文を復号することなく実行される匿名化処理一例を示すフローチャートである。まず、セキュリティサーバ２００はデータサーバ１００から暗号化された匿名化対象データ（即ちステップＳ７０７で出力された暗号文）と、匿名化に必要な補助情報を受け取る（Ｓ８０１）。補助情報は、例えば、匿名化手法や暗号文の削除範囲を示す情報を含む。なお、削除範囲を示す情報はセキュリティサーバ２００が予め保持していてもよい。

セキュリティサーバ２００の匿名化処理部２１１は、指定された匿名化の手法の中に、移動履歴の始点と終点の周辺を補助情報に記載された範囲について削除する方法が含まれている場合、削除処理を実行する（Ｓ８０２）。

例えば、補助情報に記載された削除範囲として、時刻に関する情報及び／又は距離に関する情報がある。例えば、時刻に関する情報は、移動履歴における最初の位置にいた時刻から所定時間経過していない時刻と位置との組を削除するなどの情報を含む。また、例えば、距離に関する情報は、最初の位置から所定距離以上離れていない位置と当該位置に対応する時刻との組を削除するなどの情報を含む。

なお、前述した多項式同型写像を用いた暗号化方式や、ソート可能暗号方式で暗号化された暗号文については、各々の暗号方式に従った閾値が補助情報に含まれていれば、距離の比較や大小比較が暗号化したまま（即ち復号することなく）実行可能である性質を有する。従って、匿名化処理部２１１は、当該性質を用いて前述した削除処理を実行可能である。

続いて、匿名化処理部２１１は、時刻の大小を暗号化したまま判定し、所定時間以上位置に変化がない（例えば所定距離以上の移動が行われていない）データを暗号化したまま抽出することで、停止箇所を判定し、ステップＳ８０２にと同様に補助情報に従って停止箇所の周辺（例えば停止箇所から所定距離以内の領域）の位置と当該位置に対応する時刻との組を削除する（Ｓ８０３）。

ここでステップＳ８０３において、プライバシ性の高い場所の情報が補助情報に暗号化された状態で含まれている場合、匿名化処理部２１１は、当該場所と移動履歴に含まれる位置との遠近を暗号化したまま比較し、所定の閾値より近い位置と当該位置に対応する時刻との組を削除してもよい。

匿名化処理部２１１は、補助情報が示す匿名化手法の指示によっては、匿名化対象データに対して、ｋ－匿名性を判定した上でｋ匿名化を実行してもよい（Ｓ８０４）。匿名化処理部２１１はステップＳ８０２～ステップＳ８０４の処理によって暗号化されたまま匿名化されたデータを、データサーバ１００に返送（Ｓ８０５）して、処理を終了する。

（暗号化された匿名化データの復号）
図９は、暗号化されたまま匿名化されたデータの復号処理の一例を示すフローチャートである。データサーバ１００の復号化処理部１１２は、復号化鍵１４２（Ω^－１）と、ソート可能暗号用復号化鍵Ｋ^－１と、を暗復号化鍵記録部１４０から取得する（Ｓ９０１）。復号化処理部１１２は、以下のステップＳ９０２～ステップＳ９０４の処理を、ｉ＝１，・・・，ｎまで繰り返す。

復号化処理部１１２は、位置に関する暗号文［Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ］に対して復号化鍵である逆写像Ω^－１を施す、つまり［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］＝Ω^－１（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）を計算する（Ｓ９０２）。復号化処理部１１２は、時刻の暗号文Ｔ_ｉに対しソート可能暗号の復号化関数Ｄｅｃ（暗号化関数Ｅｎｃの逆関数）を施す、つまりｔ_ｉ＝Ｄｅｃ_Ｋ（Ｔ_ｉ）を計算する（Ｓ９０４）。復号化処理部１１２は、ステップＳ９０３とステップＳ９０４で復号されたデータを結合する（Ｓ９０５）。

復号化処理部１１２は復号化されたデータを全て出力し（Ｓ９０７）、データ利用者端末３００に送信して処理を終了する。なお、ステップＳ９０３とステップＳ９０４の処理の順序は逆でもよい。

（実施例１のまとめ）
実施例１秘匿匿名化システムにおいて、データサーバ１００は、ユーザ端末５００から収集したデータを、暗号化してセキュリティサーバ２００に送信する。セキュリティサーバ２００は暗号化されたままデータを匿名化してデータサーバ１００に返信する。データサーバ１００は暗号化された匿名化データを復号して匿名化データを、データ利用者端末３００に送信する。

これにより、セキュリティサーバ２００は個人情報の漏洩を防ぎかつ個人情報保護法を遵守するため匿名化処理を施す際に、高外部委託業者が有するセキュリティサーバ２００からの情報漏洩を防いだ上で匿名化処理を実行することができる。本実施例の秘匿匿名化システムでは、平面の多項式同型写像を応用することで移動履歴情報を暗号化したまま匿名化することができる。なお、暗号化したまま大小判定が可能な暗号方式が適用されもよい。

従って、本実施例の秘匿匿名化システムは、データサーバ１００に蓄積されていても匿名化が難しいゆえに利活用されていなかったデータを安全に利活用できる。また、暗号化したままの状態で第三者に匿名化処理を安全に実行させることができ、情報漏洩対策に大きく資する。

なお、本実施例では、データサーバ１００は、移動履歴（即ち位置の時系列情報）を暗号化しているが、座標値で表せる他のデータの暗号化も同様に実行可能であることは言うまでもない。

なお、本実施例では、データサーバ１００は、２次元の座標値を暗号化するために平面（２次元）の多項式同型写像を用いた暗号化を行っていたが、３次元以上の座標値を暗号化するために３次元以上の多項式同型写像を用いてもよい。

具体的には、暗号化処理部１１１は、ステップＳ６０２において、ｎ次元の多項式同型写像であるΨ_ｊ ^（ｉ）＝［ｘ_１，・・・，ｘ_ｉ―1，α_ｊ ^（ｉ）ｘ_ｉ＋ｐ_ｊ ^（ｉ）（ｘ_１,・・・ｘ_ｉ－１，ｘ_ｉ＋１，・・・，ｘ_ｎ）］及びこれらの逆写像を生成する。但し、ｉ＝１，・・・，ｎであり、ｊ＝１，・・・，ｎであり、（ｘ_１，・・・，ｘ_ｎ）はｎ次元の座標値である。また、α_ｉは、ステップＳ６０２におけるα_ｉと同様の方法で決定される。また、多項式ｐ_ｊ ^（ｉ）は、ステップＳ６０２におけるｐ_ｉと同様の方法で生成される。

また、暗号化処理部１１１は、ステップＳ６０３において、アフィン自己同型写像Ａ_ｉ＝［ａ_１１ ^（ｉ）ｘ_１＋ａ_１２ ^（ｉ）ｘ_２＋・・・＋ａ_１ｎ ^（ｉ）ｘ_ｎ＋ｂ_１ ^（ｉ），ａ_２１ ^（ｉ）ｘ_１＋ａ_２２ ^（ｉ）ｘ_２＋・・・＋ａ_２ｎ ^（ｉ）ｘ_ｎ＋ｂ_２ ^（ｉ），・・・，ａ_ｎ１ ^（ｉ）ｘ_１＋ａ_ｎ２ ^（ｉ）ｘ_２＋・・・＋ａ_ｎｎ ^（ｉ）ｘ_ｎ＋ｂ_ｎ ^（ｉ）］及びこれらの逆写像を生成する。但し、ｊ＝１，・・・，ｎである。係数ａ^（ｉ） _ｋｌ及びｂ^（ｉ） _ｋｌを決定する方法は（ｋ＝１，・・・ｎであり、ｌ＝１，・・・，ｎ）、ステップＳ６０３における係数ａ^（ｉ） _１１、ａ^（ｉ） _２１、ｂ^（ｉ） _１、 ａ^（ｉ） _１２、ａ^（ｉ） _２２、ｂ^（ｉ） _２を決定する方法と同様である。

ｎ次元の座標値に対する暗号化処理及び復号化処理については、２次元の座標値に対する暗号化処理及び復号化処理と同様である。上述の処理により、任意の次元に対して本実施例の暗号化処理及び復号化処理を実行することができる。

本実施例では、実施例１における平面の多項式同型写像を利用した暗号方式を、データ検索サービスに適用する例を説明せる。本実施例における秘匿匿名化システムは、図２で説明したデータサーバ１００とハードウェア構成及び機能構成を有するデータ保有者端末７００を含み、データ保有者端末７００はデータサーバ１００に接続されているものとする。

図１１は、データ検索処理の一例を示すシーケンス図である。まず、データ保有者端末７００の暗号化処理部は、実施例１における暗号方式に対する鍵生成を行った後、生成した鍵で、データ保有者端末７００が保有するデータ（２次元の座標値が示す位置データ）を暗号化し、暗号化したデータをデータサーバ１００に送信する（Ｓ１１０１）。

データサーバ１００は受信した暗号化データをデータ記憶部２３０に保管する（Ｓ１１０２）。データ保有者端末７００は、ある位置［ｘ，ｙ］に対し、それに近いデータがデータサーバ１００に保管しているデータの中に含まれているかの判定を依頼する（Ｓ１１０３）。なお、当該依頼には、当該位置情報に近いデータが含まれているならば、当該位置情報に近いデータを返送することも含まれている。

なお、ステップＳ１１０３において、データ保有者端末７００の暗号化処理部は、実施例１における平面の多項式同型写像を利用した暗号方式を用いて［ｘ，ｙ］を暗号化し、暗号文したデータと、［ｘ，ｙ］との遠近を判定するための閾値を、当該依頼に含める。

データサーバ１００の暗号化処理部１１１は、データ記憶部１３０に保管されている暗号化されたデータに含まれる位置と、受信した暗号化された位置との距離を算出し、距離が閾値を下回るデータを検索し（Ｓ１１０４）、検索結果をデータ保有者に返送する（Ｓ１１０５）。なお、データ保有者端末７００からの依頼において、位置［ｘ，ｙ］から遠いデータが要求されている場合、データサーバ１００の暗号化処理部１１１は、ステップＳ１１０４及びＳ１１０５において閾値より距離が大きいデータを検索して返送する。

データ保有者端末７００の復号化処理部は、データサーバ１００から返送された暗号化された情報を対応する復号化鍵で復号し、データ保有者端末７００は復号されたデータをデータ保有者の所望の目的に利用する（Ｓ１１０６）。

なお、図１１では遠近判定の基準位置（［ｘ，ｙ］）が１つ例を説明したが、複数の基準位置との比較が実行されてもよいし、単純な遠近判定以外の距離に関する検索条件による判定が行われてもよい。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００ データサーバ、１０１ 入力部、１０２ 出力部、１０３ 通信部、１１０ 制御、１１１ 暗号化処理部、１１２ 復号化処理部、１２０：記憶部、１２５ 一時情報記憶部、１３０ データ記憶部、１４１ 暗号化鍵、１４２ 復号化鍵、２００ セキュリティサーバ、２０１ 入力部、２０２ 出力部、 ２０３ 通信部、２１０ 制御部、２１１ 匿名化処理部、２２０ 記憶部、２２１ 暗号化データ、３００ データ利用者端末、４００ ネットワーク、５００ ユーザ端末、７００ データ保有者端末

Claims (10)

1. 暗号化処理を実行するデータサーバであって、
   匿名化処理を実行するセキュリティサーバに接続され、
   プロセッサとメモリとを備え、
   前記メモリは、座標値を含む匿名化対象データを保持し、
   前記プロセッサは、
   前記匿名化対象データの座標値を、空間の多項式同型写像及びアフィン自己同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記暗号化した匿名化対象データを、前記セキュリティサーバに送信し、
   ｎ次元の前記座標値に対する前記空間の多項式同型写像は、Ψ _ｊ ^（ｉ） ＝［ｘ _１ ，・・・，ｘ _ｉ―1 ，α _ｊ ^（ｉ） ｘ _ｉ ＋ｐ _ｊ ^（ｉ） （ｘ _１ ,・・・ｘ _ｉ－１ ，ｘ _ｉ＋１ ，・・・，ｘ _ｎ ）］であり、
   ｎ次元の前記座標値に対する前記アフィン自己同型写像は、Ａ _ｉ ＝［ａ _１１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _１２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _１ｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _１ ^（ｉ） ，ａ _２１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _２２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _２ｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _２ ^（ｉ） ，・・・，ａ _ｎ１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _ｎ２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _ｎｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _ｎ ^（ｉ） ］であり、
   ｉ及びｊは１以上ｎ以下の整数であり、
   （ｘ _１ ，・・・，ｘ _ｎ ）は、前記ｎ次元の座標値であり、
   α _ｊ ^（ｉ） は非零の係数であり、
   ｐ _ｊ ^（ｉ） は１次元の値を返す多項式である、データサーバ。
2. 請求項１に記載のデータサーバであって、
   前記プロセッサは、
   前記セキュリティサーバから、前記暗号化した匿名化対象データに対して暗号化されたまま匿名化処理が実行された匿名化済みデータを取得し、
   前記空間の多項式同型写像を用いた復号化鍵で、前記匿名化済みデータを復号する、データサーバ。
3. 請求項１に記載のデータサーバであって、
   前記暗号化鍵は、全ての前記空間の多項式同型写像と、全ての前記アフィン自己同型写像を合成した写像を用いて生成された暗号化鍵である、データサーバ。
4. 請求項１に記載のデータサーバであって、
   前記匿名化対象データは、位置と時刻の複数の組み合わせからなる位置の時系列データであり、
   前記プロセッサは、
   前記位置をそれぞれ前記空間の多項式同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記時刻をそれぞれ大小比較可能な暗号化方式で暗号化し、
   前記暗号化した位置と前記暗号化した時刻との組み合わせを前記セキュリティサーバに送信する、データサーバ。
5. 暗号化処理を実行するデータサーバと、匿名化処理を実行するセキュリティサーバと、を含む秘匿匿名化システムであって、
   前記データサーバは、
   座標値を含む匿名化対象データを保持し、
   前記匿名化対象データの座標値を、空間の多項式同型写像及びアフィン自己同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記暗号化した匿名化対象データを、前記セキュリティサーバに送信し、
   ｎ次元の前記座標値に対する前記空間の多項式同型写像は、Ψ _ｊ ^（ｉ） ＝［ｘ _１ ，・・・，ｘ _ｉ―1 ，α _ｊ ^（ｉ） ｘ _ｉ ＋ｐ _ｊ ^（ｉ） （ｘ _１ ,・・・ｘ _ｉ－１ ，ｘ _ｉ＋１ ，・・・，ｘ _ｎ ）］であり、
   ｎ次元の前記座標値に対する前記アフィン自己同型写像は、Ａ _ｉ ＝［ａ _１１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _１２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _１ｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _１ ^（ｉ） ，ａ _２１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _２２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _２ｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _２ ^（ｉ） ，・・・，ａ _ｎ１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _ｎ２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _ｎｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _ｎ ^（ｉ） ］であり、
   ｉ及びｊは１以上ｎ以下の整数であり、
   （ｘ _１ ，・・・，ｘ _ｎ ）は、前記ｎ次元の座標値であり、
   α _ｊ ^（ｉ） は非零の係数であり、
   ｐ _ｊ ^（ｉ） は１次元の値を返す多項式である、秘匿匿名化システム。
6. 請求項５に記載の秘匿匿名化システムであって、
   前記セキュリティサーバは、
   前記データサーバから受信した暗号化された匿名化対象データを、暗号化されたまま匿名化した匿名化済みデータを生成し、
   前記匿名化済みデータを前記データサーバに送信し、
   前記データサーバは、前記空間の多項式同型写像を用いた復号化鍵で、前記匿名化済みデータを復号する、秘匿匿名化システム。
7. 請求項５に記載の秘匿匿名化システムであって、
   前記暗号化鍵は、全ての前記空間の多項式同型写像と、全ての前記アフィン自己同型写像を合成した写像を用いて生成された暗号化鍵である、秘匿匿名化システム。
8. 請求項５に記載の秘匿匿名化システムであって、
   前記匿名化対象データは、位置と時刻の複数の組み合わせからなる位置の時系列データであり、
   前記データサーバは、
   前記位置をそれぞれ前記空間の多項式同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記時刻をそれぞれ大小比較可能な暗号化方式で暗号化し、
   前記暗号化した位置と前記暗号化した時刻との組み合わせを前記セキュリティサーバに送信する、秘匿匿名化システム。
9. 暗号化処理を実行するデータサーバと、匿名化処理を実行するセキュリティサーバと、を含む秘匿匿名化システムであって、
   前記データサーバは、
   座標値を含む匿名化対象データを保持し、
   前記匿名化対象データの座標値を、空間の多項式同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記暗号化した匿名化対象データを、前記セキュリティサーバに送信し、
   前記匿名化対象データは、位置と時刻の複数の組み合わせからなる位置の時系列データであり、
   前記データサーバは、
   前記位置をそれぞれ前記空間の多項式同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記時刻をそれぞれ大小比較可能な暗号化方式で暗号化し、
   前記暗号化した位置と前記暗号化した時刻との組み合わせを前記セキュリティサーバに送信し、
   削除対象位置を前記空間の多項式同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
   前記暗号化した削除対象位置を前記セキュリティサーバに送信し、
   前記セキュリティサーバは、
   前記暗号化した位置と、前記暗号化した削除対象位置と、を暗号化したまま比較して、前記暗号化した位置のうち所定距離以内の位置を削除し、
   削除後の位置を暗号化されたまま匿名化済みデータを生成し、
   前記匿名化済みデータを前記データサーバに送信し、
   前記データサーバは、前記空間の多項式同型写像を用いた復号化鍵で、前記匿名化済みデータを復号する、秘匿匿名化システム。
10. データサーバによる暗号化方法であって、
    前記データサーバは、
    匿名化処理を実行するセキュリティサーバに接続され、
    プロセッサとメモリとを備え、
    前記メモリは、座標値を含む匿名化対象データを保持し、
    前記暗号化方法は、
    前記プロセッサが、前記匿名化対象データの座標値を、空間の多項式同型写像及びアフィン自己同型写像を用いた暗号化鍵で暗号化し、
    前記プロセッサが、前記暗号化した匿名化対象データを、前記セキュリティサーバに送信し、
    ｎ次元の前記座標値に対する前記空間の多項式同型写像は、Ψ _ｊ ^（ｉ） ＝［ｘ _１ ，・・・，ｘ _ｉ―1 ，α _ｊ ^（ｉ） ｘ _ｉ ＋ｐ _ｊ ^（ｉ） （ｘ _１ ,・・・ｘ _ｉ－１ ，ｘ _ｉ＋１ ，・・・，ｘ _ｎ ）］であり、
    ｎ次元の前記座標値に対する前記アフィン自己同型写像は、Ａ _ｉ ＝［ａ _１１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _１２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _１ｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _１ ^（ｉ） ，ａ _２１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _２２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _２ｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _２ ^（ｉ） ，・・・，ａ _ｎ１ ^（ｉ） ｘ _１ ＋ａ _ｎ２ ^（ｉ） ｘ _２ ＋・・・＋ａ _ｎｎ ^（ｉ） ｘ _ｎ ＋ｂ _ｎ ^（ｉ） ］であり、
    ｉ及びｊは１以上ｎ以下の整数であり、
    （ｘ _１ ，・・・，ｘ _ｎ ）は、前記ｎ次元の座標値であり、
    α _ｊ ^（ｉ） は非零の係数であり、
    ｐ _ｊ ^（ｉ） は１次元の値を返す多項式である、暗号化方法。

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