JP7540592B2 - セキュア照合システム、情報処理装置、セキュア照合方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、セキュア照合システム、情報処理装置、セキュア照合方法、及びプログラムに関する。
２者間で互いのデータを明かすことなく、またどのデータが結合されたのかを明かすことなくデータの結合を行う方法として、セキュア結合と呼ばれる方法がある（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載されている方法では、データの結合を行う際に一方の者が双方のキーのハッシュ値のリスト間で照合を行い、双方の持つデータを結合させている。
千田浩司, 五十嵐大, 濱田浩気, 高橋克巳. 匿名等結合プロトコルとその応用. In SCIS, 2011.
しかしながら、従来の方法ではキーのハッシュ値のリストの照合を行う際に、どのキーが照合で一致したのかを隠すことはできるものの、照合を行う者が双方のリストに共通して含まれるキーの数を知ることができる。
本発明の一実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、２者間で互いの持つ値の集合を明かすことなく照合を行う際に、双方の集合に共通に含まれる値の数を隠すことを目的とする。
上記目的を達成するため、一実施形態に係るセキュア照合システムは、第１の情報処理装置と第２の情報処理装置との間でセキュアなデータ照合を行うセキュア照合システムであって、前記第２の情報処理装置は、前記第１の情報処理装置が持つキー値のハッシュ値を要素とする第１のベクトルを受信すると、前記第１のベクトルに対してダミーのハッシュ値を追加した上でランダム置換により並べ替えた第２のベクトルを作成する第１の作成部と、自身が持つキー値のハッシュ値と、ダミーのキー値のハッシュ値とを要素とする第３のベクトルを作成する第２の作成部と、前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを前記第１の情報処理装置に送信する第１の送信部と、を有し、前記第１の情報処理装置は、前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを受信すると、前記第３のベクトルの要素のハッシュ値を計算し、前記ハッシュ値を要素とする第４のベクトルを作成する第３の作成部と、前記第３のベクトルの各要素と前記第４のベクトルの各要素との間で一致する値を照合する照合部と、を有する。
２者間で互いの持つ値の集合を明かすことなく照合を行う際に、双方の集合に共通に含まれる値の数を隠すことができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、２者間で互いの持つ値の集合を明かすことなく照合を行う際に、双方の集合に共通に含まれる値の数を隠すことができるセキュア照合システム１について説明する。２者間で照合対象となる値はキー（より厳密にはキー値）又はＩＤとも呼ばれるが、以下では、ＩＤと呼ぶことにする。なお、照合とは２つの値が一致するか否かを判定することであり、例えば、データ結合等に用いられる。
＜全体構成＞
まず、本実施形態に係るセキュア照合システム１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るセキュア照合システム１の全体構成の一例を示す図である。
まず、本実施形態に係るセキュア照合システム１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るセキュア照合システム１の全体構成の一例を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係るセキュア照合システム１には、２者間で互いの持つＩＤを明かすことなく照合（これは、セキュア照合とも呼ばれる。）を行う情報処理装置１０及び情報処理装置２０が含まれる。情報処理装置１０と情報処理装置２０は、インターネット等の通信ネットワークＮを介して通信可能に接続される。
情報処理装置１０及び情報処理装置２０は、例えば、汎用サーバ、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブルデバイス等といった各種装置や機器等である。
ここで、情報処理装置１０は、計算部１０１と、通信部１０２と、記憶部１０３とを有する。なお、計算部１０１及び通信部１０２は、情報処理装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサに実行させる処理により実現される。また、記憶部１０３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の各種メモリ装置により実現される。
計算部１０１は、情報処理装置２０との間でセキュア照合を実現するための各種計算を実行する。通信部１０２は、情報処理装置２０との間で各種データの送受信を行う。記憶部１０３は、セキュア照合の対象となる１以上のＩＤを記憶する。
また、情報処理装置２０は、計算部２０１と、通信部２０２と、記憶部２０３とを有する。なお、計算部２０１及び通信部２０２は、情報処理装置２０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ等のプロセッサに実行させる処理により実現される。また、記憶部２０３は、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ、フラッシュメモリ等の各種メモリ装置により実現される。
計算部２０１は、情報処理装置１０との間でセキュア照合を実現するための各種計算を実行する。通信部２０２は、情報処理装置１０との間で各種データの送受信を行う。記憶部２０３は、セキュア照合の対象となる１以上のＩＤを記憶する。
なお、以下では、情報処理装置１０自体又は情報処理装置１０を利用若しくは管理等する者のことを「ユーザＡ」とする。同様に、情報処理装置２０自体又は情報処理装置２０を利用若しくは管理等する者のことを「ユーザＢ」とする。
＜準備＞
セキュア照合処理の説明を行う前に、いくつかの記号や概念等を準備する。
セキュア照合処理の説明を行う前に、いくつかの記号や概念等を準備する。
ｈｋを秘密鍵ｋにより定まるハッシュ関数とし、任意の２つの秘密鍵ｋ１，ｋ２に対して、
以下では、ユーザＡの秘密鍵ｋＡとして、明細書のテキスト中では、秘密鍵ｋＡより定まるハッシュ関数を「ｈｋＡ」と表記する。同様に、ユーザＢの秘密鍵ｋＢとして、明細書のテキスト中では、秘密鍵ｋＢにより定まるハッシュ関数を「ｈｋＢ」と表記する。
なお、ｘをベクトル、そのｉ番目の要素をｘ［ｉ］とした場合、ｈｋ（ｘ）は、ｈｋ（ｘ［ｉ］）をｉ番目の要素とするベクトルである。ベクトルｘは、正確には「ｘ」の真上に「→」を付与した記号で表されるが、本明細書のテキスト中では「→」は省略するものとする。
また、ユーザＡが持つＩＤを要素とするベクトルをａをとする。同様に、ユーザＢが持つＩＤを要素とするベクトルをｂとする。更に、ダミーＩＤのｈｋＡによるハッシュ値を要素とするベクトルをｄＡとする。つまり、ダミーＩＤを要素とするベクトルをｄとすれば、ｈｋＡ（ｄ）＝ｄＡである。ここで、ダミーＩＤとは、ダミーとなるＩＤのことである。
＜セキュア照合処理＞
以下では、本実施形態に係るセキュア照合処理について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係るセキュア照合処理の一例を示すシーケンス図である。なお、ユーザＢに対してベクトルｄＡが予め与えられているものとする。
以下では、本実施形態に係るセキュア照合処理について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係るセキュア照合処理の一例を示すシーケンス図である。なお、ユーザＢに対してベクトルｄＡが予め与えられているものとする。
まず、情報処理装置１０の計算部１０１は、ａＡ：＝ｈｋＡ（ａ）を計算する（ステップＳ１０１）。次に、情報処理装置１０の通信部１０２は、ベクトルａＡを情報処理装置２０に送信する（ステップＳ１０２）。
情報処理装置２０の計算部２０１は、通信部２０２によりベクトルａＡを受信すると、以下の（１）及び（２）を実行する（ステップＳ１０３）。
（１）ダミーＩＤを要素とするベクトルｄ'をランダムに作成する。なお、このダミーＩＤは、上記のベクトルｄの要素のダミーＩＤと異なり得る。
（２）ｂ'Ｂ：＝ｈｋＢ（π（ｂ||ｄ'））とａ'ＢＡ：＝ｈｋＢ（σ（ａＡ||ｄＡ））を計算する。ここで、πとσはランダム置換、||はベクトルの結合を表す。
つまり、上記の（２）の１つ目の式は、ユーザＢが持つＩＤを要素とするベクトルｂに対してダミーＩＤを結合した後、ランダム置換及びハッシュ値を計算することを意味する。同様に、２つ目の式は、ユーザＡが持つＩＤのハッシュ値を要素とするベクトルａＡに対してダミーＩＤのハッシュ値を結合した後、ランダム置換及びハッシュ値を計算することを意味する。
次に、情報処理装置２０の通信部２０２は、ベクトルｂ'Ｂとａ'ＢＡを情報処理装置１０に送信する（ステップＳ１０４）。
情報処理装置１０の計算部１０１は、通信部１０２によりベクトルｂ'Ｂとａ'ＢＡを受信すると、ｂ'ＡＢ：＝ｈｋＡ（ｂ'Ｂ）を計算する（ステップＳ１０５）。
そして、情報処理装置１０の計算部１０１は、ベクトルａ'ＢＡとベクトルｂ'ＡＢとを照合する（ステップＳ１０６）。すなわち、計算部１０１は、ベクトルａ'ＢＡの各要素とベクトルｂ'ＡＢの各要素とで値が一致するか否かをそれぞれ判定し、その値が一致する要素の組を特定する。
以上により、例えば、ベクトルａとベクトルｂとの間で一致するＩＤの数がｘ個、ベクトルｄとベクトルｄ'との間で一致するダミーＩＤの数がｒ個であれば、ユーザＡは、ｘ＋ｒ個のＩＤが一致したことを知ることができるものの、ｒはユーザＢのみが知り得る数であるため、ｘを知ることはできない。このため、ユーザＡが持つＩＤの集合とユーザＢが持つＩＤの集合との間で共通するＩＤの個数ｘを隠すことが可能になる。
このように、本実施形態では、双方のＩＤにダミーを加えた上で、ダミー間のＩＤ一致数ｒは一方のみが知り得るようにすることで、他方が共通のＩＤ数を知ることができないようにしている。
ここで、上記のｒはユーザＢが制御することも可能である。具体的には、例えば、ｄＡの長さ（要素数）をｎとして、上記のステップＳ１０３の（１）でベクトルｄ'を作成する際に、０≦ｒ≦ｎを満たすランダムな整数ｒを生成した上で、ベクトルｄとベクトルｄ'との間で共通する要素の数がｒ個になるようにベクトルｄ'を作成すればよい。
＜ハードウェア構成＞
最後に、本実施形態に係る情報処理装置１０及び２０のハードウェア構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る情報処理装置１０及び２０のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、情報処理装置１０及び２０は同様のハードウェア構成で実現可能なため、以下では、情報処理装置１０のハードウェア構成について説明する。
最後に、本実施形態に係る情報処理装置１０及び２０のハードウェア構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る情報処理装置１０及び２０のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、情報処理装置１０及び２０は同様のハードウェア構成で実現可能なため、以下では、情報処理装置１０のハードウェア構成について説明する。
図３に示すように、本実施形態に係る情報処理装置１０は、入力装置３０１と、表示装置３０２と、外部Ｉ／Ｆ３０３と、通信Ｉ／Ｆ３０４と、プロセッサ３０５と、メモリ装置３０６とを有する。これらの各ハードウェアは、それぞれがバス３０７により通信可能に接続される。
入力装置３０１は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等である。表示装置３０２は、例えば、ディスプレイ等である。なお、情報処理装置１０は、例えば、入力装置３０１及び表示装置３０２のうちの少なくとも一方を有していなくてもよい。
外部Ｉ／Ｆ３０３は、記録媒体３０３ａ等の外部装置とのインタフェースである。情報処理装置１０は、外部Ｉ／Ｆ３０３を介して、記録媒体３０３ａの読み取りや書き込み等を行うことができる。なお、記録媒体３０３ａとしては、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＳＤメモリカード（Secure Digital memory card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリカード等が挙げられる。
通信Ｉ／Ｆ３０４は、情報処理装置１０を通信ネットワークＮに接続するためのインタフェースである。プロセッサ３０５は、例えば、ＣＰＵ等の各種演算装置である。メモリ装置３０６は、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の各種記憶装置である。
本実施形態に係る情報処理装置１０及び２０は、図３に示すハードウェア構成を有することにより、上述したセキュア結合処理を実現することができる。なお、図３に示すハードウェア構成は一例であって、情報処理装置１０及び２０は、例えば、複数のプロセッサを有していたり、複数のメモリ装置を有していたりしてもよく、様々なハードウェア構成を有していてもよい。
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から逸脱することなく、種々の変形や変更、既知の技術との組み合わせ等が可能である。
１ セキュア照合システム
１０ 情報処理装置
２０ 情報処理装置
１０１ 計算部
１０２ 通信部
１０３ 記憶部
２０１ 計算部
２０２ 通信部
２０３ 記憶部
３０１ 入力装置
３０２ 表示装置
３０３ 外部Ｉ／Ｆ
３０３ａ 記録媒体
３０４ 通信Ｉ／Ｆ
３０５ プロセッサ
３０６ メモリ装置
３０７ バス
Ｎ 通信ネットワーク
１０ 情報処理装置
２０ 情報処理装置
１０１ 計算部
１０２ 通信部
１０３ 記憶部
２０１ 計算部
２０２ 通信部
２０３ 記憶部
３０１ 入力装置
３０２ 表示装置
３０３ 外部Ｉ／Ｆ
３０３ａ 記録媒体
３０４ 通信Ｉ／Ｆ
３０５ プロセッサ
３０６ メモリ装置
３０７ バス
Ｎ 通信ネットワーク
Claims (7)
- 第１の情報処理装置と第２の情報処理装置との間でセキュアなデータ照合を行うセキュア照合システムであって、
前記第２の情報処理装置は、
前記第１の情報処理装置が持つキー値のハッシュ値を要素とする第１のベクトルを受信すると、前記第１のベクトルに対してダミーのハッシュ値を追加した上でランダム置換により並べ替えた第２のベクトルを作成する第１の作成部と、
自身が持つキー値のハッシュ値と、ダミーのキー値のハッシュ値とを要素とする第３のベクトルを作成する第２の作成部と、
前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを前記第１の情報処理装置に送信する第１の送信部と、を有し、
前記第１の情報処理装置は、
前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを受信すると、前記第３のベクトルの要素のハッシュ値を計算し、前記ハッシュ値を要素とする第４のベクトルを作成する第３の作成部と、
前記第３のベクトルの各要素と前記第４のベクトルの各要素との間で一致する値を照合する照合部と、
を有するセキュア照合システム。 - 可換なハッシュ関数をｆ及びｇとして、
前記第１の情報処理装置は、
自身が持つキー値のｆによるハッシュ値を計算し、前記ハッシュ値を要素とする第１のベクトルを作成する第４の作成部と、
前記第１のベクトルを前記第２の情報処理装置に送信する第２の送信部と、を有し、
前記第２の作成部は、
自身が持つキー値のｇによるハッシュ値と、ダミーのキー値のｇによるハッシュ値とを計算し、自身が持つキー値のｇによるハッシュ値とダミーのキー値のｇによるハッシュ値とを要素とする第３のベクトルを作成する、請求項１に記載のセキュア照合システム。 - 前記第２の情報処理装置は、
前記第１のベクトルに対して追加されるダミーのハッシュ値を算出するためのキー値で構成される第１のダミーベクトルと、前記第３のベクトルの要素とするダミーのハッシュ値を算出するためのキー値で構成される第２のダミーベクトルとの間で、共通の値を持つ要素数が所定の個数となるように、前記第２のダミーベクトルを作成する第５の作成部、を有する請求項１又は２に記載のセキュア照合システム。 - 他の情報処理装置との間でセキュアなデータ照合を行う情報処理装置であって、
前記他の情報処理装置が持つキー値のハッシュ値を要素とする第１のベクトルを受信すると、前記第１のベクトルに対してダミーのハッシュ値を追加した上でランダム置換により並べ替えた第２のベクトルを作成する第１の作成部と、
自身が持つキー値のハッシュ値と、ダミーのキー値のハッシュ値とを要素とする第３のベクトルを作成する第２の作成部と、
前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを前記他の情報処理装置に送信する第１の送信部と、を有する情報処理装置。 - 他の情報処理装置との間でセキュアなデータ照合を行う情報処理装置であって、
自身が持つキー値のハッシュ値を要素とする第１のベクトルに対してダミーのハッシュ値を追加した上でランダム置換により並べ替えた第２のベクトルと、前記他の情報処理装置が持つキー値のハッシュ値とダミーのキー値のハッシュ値とを要素とする第３のベクトルとを受信すると、前記第３のベクトルの要素のハッシュ値を計算し、前記ハッシュ値を要素とする第４のベクトルを作成する作成部と、
前記第３のベクトルの各要素と前記第４のベクトルの各要素との間で一致する値を照合する照合部と、
を有する情報処理装置。 - 第１の情報処理装置と第２の情報処理装置との間でセキュアなデータ照合を行うセキュア照合方法であって、
前記第２の情報処理装置が、
前記第１の情報処理装置が持つキー値のハッシュ値を要素とする第１のベクトルを受信すると、前記第１のベクトルに対してダミーのハッシュ値を追加した上でランダム置換により並べ替えた第２のベクトルを作成する第１の作成手順と、
自身が持つキー値のハッシュ値と、ダミーのキー値のハッシュ値とを要素とする第３のベクトルを作成する第２の作成手順と、
前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを前記第１の情報処理装置に送信する第１の送信手順と、を有し、
前記第１の情報処理装置が、
前記第２のベクトルと前記第３のベクトルとを受信すると、前記第３のベクトルの要素のハッシュ値を計算し、前記ハッシュ値を要素とする第４のベクトルを作成する第３の作成手順と、
前記第３のベクトルの各要素と前記第４のベクトルの各要素との間で一致する値を照合する照合手順と、
を実行するセキュア照合方法。 - コンピュータを、請求項１乃至３の何れか一項に記載のセキュア照合システムに含まれる第１の情報処理装置又は第２の情報処理装置として機能させるプログラム。
Applications Claiming Priority (1)
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| PCT/JP2021/019342 WO2022244227A1 (ja) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | セキュア照合システム、情報処理装置、セキュア照合方法、及びプログラム |
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|---|---|
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| JP2023522154A Active JP7540592B2 (ja) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | セキュア照合システム、情報処理装置、セキュア照合方法、及びプログラム |
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