WO2014175334A1 - 暗号文照合システムと方法とプログラム - Google Patents

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WO2014175334A1
WO2014175334A1 PCT/JP2014/061437 JP2014061437W WO2014175334A1 WO 2014175334 A1 WO2014175334 A1 WO 2014175334A1 JP 2014061437 W JP2014061437 W JP 2014061437W WO 2014175334 A1 WO2014175334 A1 WO 2014175334A1
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ciphertext
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input
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寿幸 一色
健吾 森
俊則 荒木
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention is based on a Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2013-091468 (filed on April 24, 2013), and the entire contents of the application are incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to a ciphertext verification system, method, and program.
  • biometric authentication technology based on biometric features such as fingerprints and veins with higher safety has attracted attention.
  • biometric authentication it is necessary to store a template related to biometric information in a database in order to verify authentication information.
  • Biometric information such as fingerprints and veins is basically data that does not change throughout life. The biometric information is the information that is most required to be confidential when the leakage is serious. Therefore, it is necessary to prevent “spoofing” from being performed even if the template is leaked.
  • Patent Document 1 discloses a method of performing biometric authentication by expressing fingerprint data as a point on a polynomial, adding a random point to the point, and concealing the fingerprint data as a template.
  • Patent Document 1 has a problem as to whether biometric information is protected with sufficient strength when biometric authentication is repeated many times. *
  • Non-Patent Document 1 discloses a method of protecting biological information by masking a template placed on a database with a random BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) codeword.
  • a biometric authentication template is generated using biometric information Z and confidential information S.
  • Fig. 5 is a diagram based on Fig. 2 of Non-Patent Document 1. Feature extraction (Feature ⁇ Extraction), statistical processing (Statistical Analysis), quantization (Quantization), etc. It is omitted. Template enrollment is performed as follows.
  • the secret information S is input to the encoder (enc) and error correction coding (ECC) is performed to generate a code word C.
  • ECC uses a binary BCH code of parameters (K, s, d).
  • K is the length of the code word
  • s is the number of information symbols
  • d is the number of correctable errors.
  • Calculate an exclusive OR of C and Z W2 C (+) Z (where (+) represents a bitwise exclusive OR operation (bitwise XOR)).
  • the hash value H (S) is obtained by inputting S to a cryptographic hash function (cryptographic (one-way) hash function) H such as SHA (Secure Hash Algorithm) -1.
  • SHA Secure Hash Algorithm
  • Verification Verification as to whether or not the template generated by the above (1) to (4) and another biological information Z ′ are collected from the same person is performed as follows.
  • (3) S ′ is input to a cryptographic hash function H such as SHA-1, and a hash value H (S ′) is calculated.
  • Read H (S) from the database (DB) and check whether H (S) H (S ′) is satisfied.
  • H (S) H (S ′)
  • H (S ′) H (S ′)
  • the above method does not depend on the acquisition method of the biological information Z. For this reason, generally, a method for verifying whether or not the ciphertext is obtained by encrypting the presented data and data within a certain Hamming distance without decrypting the concealed (encrypted) data Can be interpreted.
  • Non-Patent Document 1 the ciphertext is collated with plaintext information in order to make it possible to collate whether the presented data is encrypted data within a certain Hamming distance. Sometimes it needs to be sent out.
  • collation can be performed by obtaining a value of Z ′ and retransmitting it. This means that when this act is seen as biometric authentication, it is possible to impersonate the person by obtaining data sent for authentication by the person.
  • the present invention was created in view of the above-mentioned problems, and the purpose thereof is a system capable of avoiding information leakage of the original plaintext and ensuring safety in collation of ciphertext, It is to provide a method and a program.
  • the plaintext Hamming distance is used for the first ciphertext that is input data is encrypted and registered in the storage device, and the second ciphertext that is the input data to be verified is encrypted.
  • a one-way conversion of intermediate data generated based on the difference between the first ciphertext and the second ciphertext and the second auxiliary data, and a result of one-way conversion of the intermediate data;
  • the hamming distance of the plaintext corresponding to the difference between the first ciphertext and the second ciphertext is less than or equal to the predetermined value using the first auxiliary data that has been unidirectionally converted.
  • a ciphertext verification system including means for determining whether or not there is provided.
  • a biometric authentication system including the ciphertext matching system is provided.
  • the plaintext Hamming distance is used for the first ciphertext that is input data is encrypted and registered in the storage device, and the second ciphertext that is the input data to be verified is encrypted.
  • a one-way conversion of intermediate data generated based on the difference between the first ciphertext and the second ciphertext and the second auxiliary data; Hamming of plaintext corresponding to the difference between the first ciphertext and the second ciphertext using the result of the one-way conversion of the intermediate data and the first auxiliary data subjected to the one-way conversion
  • a ciphertext matching method for determining whether or not the distance is equal to or less than the predetermined value is provided.
  • the plaintext Hamming distance is used for the first ciphertext that is input data is encrypted and registered in the storage device, and the second ciphertext that is the input data to be verified is encrypted.
  • a process for determining whether or not the Hamming distance of the plaintext corresponding to is less than or equal to the predetermined value is provided.
  • a computer-readable recording medium magnetic / optical recording medium, semiconductor recording medium
  • Embodiment 1 of this invention It is a figure which illustrates the structure of Embodiment 1 of this invention.
  • (A), (B) is a figure explaining the data registration phase and ciphertext collation phase of Embodiment 1 of this invention. It is a figure which illustrates the structure of Embodiment 2 of this invention. It is a figure explaining the ciphertext collation phase of Embodiment 2 of this invention. It is a figure which illustrates the system of nonpatent literature 1. It is a figure explaining an invention concept.
  • Embodiments of the present invention will be described. First, the basic concept of the present invention will be described.
  • input data to be collated is encrypted
  • registration data for performing collation of the input data is encrypted
  • a collation (match) determination (verification) index (The plaintext Hamming distance is used as an index of ambiguity.
  • the input data for verification is encrypted by an encryption method with high confidentiality.
  • key information used for data concealment is changed every time collation is performed. For this reason, even when collation is performed many times, the possibility of leakage of information related to plaintext can be kept low, increasing attack resistance and contributing to security improvement.
  • the ciphertext matching system 10 provides an auxiliary data (an auxiliary for verifying a ciphertext using a plaintext Hamming distance).
  • auxiliary data an auxiliary for verifying a ciphertext using a plaintext Hamming distance.
  • the auxiliary data generation means (unit) (14) encrypts the input data to be encrypted by the encryption means (unit) (11) and is registered in the storage device (13) and the input data to be verified. For the ciphertext 2 encrypted by the means (unit) (12), it is verified that the Hamming distance of the plaintext between the ciphertext 1 and the ciphertext 2 is not more than a predetermined value. Auxiliary data 1 and auxiliary data 2 are generated respectively.
  • the collation determination means (unit) performs unidirectional conversion on at least a part of the auxiliary data 1 by the unidirectional conversion means (unit) (14h), and the difference between the ciphertext 1 and the ciphertext 2
  • the intermediate data generated based on the auxiliary data 2 is unidirectionally converted by the unidirectional conversion means (unit) (15h), Using the result of one-way conversion of the intermediate data and the auxiliary data 1 subjected to the one-way conversion, the ciphertext 1 registered in the storage device (13) and the encryption of the input data to be collated It is determined whether or not the plain text Hamming distance corresponding to the difference of sentence 2 is less than or equal to the predetermined value.
  • Each means of the ciphertext verification system 10 (apparatus) may realize its processing / function by a program executed on a computer constituting the ciphertext verification system 10 (apparatus).
  • an exclusive OR of a codeword obtained by encoding a key for encrypting the plaintext of the input data with an error correction code having linearity and the plaintext is the ciphertext
  • the storage The ciphertext registered in the device and the first and second auxiliary data related to the ciphertext of the input data to be collated are respectively calculated as an inner product of the key and a constant, the ciphertext, and a random number. It is calculated based on the exclusive OR with the cryptographic hash function to be applied.
  • the data sent by the user performing the collation is also encrypted with an encryption key that is not known to, for example, the database administrator who performs the collation processing operation. It becomes. For this reason, even when collation processing is performed a plurality of times, or even when a database administrator or the like performing the collation processing is malicious, it is possible to prevent leakage of information regarding the original plaintext during the collation processing.
  • the system according to the first embodiment of the present invention includes a registered data generation device 100, a storage device 200, a data concealment device 300, and a designated data verification device 400.
  • Each of these devices may be configured as one device by combining them at one site or the like, or may be configured to be distributed and interconnected via communication means.
  • the registration data generation apparatus 100 includes an encryption unit 101, a key generation unit 102, a registration auxiliary data generation unit 103, and a unidirectional conversion unit 104.
  • the encryption unit 101 receives input data to be concealed and a key for concealing the input data, and outputs encrypted data obtained by performing concealment processing on the input data using the key.
  • the key generation unit 102 generates a key for the encryption unit 101 to conceal input data, and outputs the key to the encryption unit 101 and the registration auxiliary data generation unit 103.
  • the registration auxiliary data generation unit 103 Input data and Encrypted data output from the encryption unit 101;
  • the key output from the key generation unit 102 is used as an input.
  • the registration auxiliary data generation unit 103 is configured such that the input data corresponding to the encryption data output from the encryption unit 301 of the data concealment device 300 is equal to or less than a predetermined value in which the input data input to the encryption unit 101 and the Hamming distance are predetermined. Outputs data for determining that it is (within a certain number).
  • the one-way conversion unit 104 outputs a result of one-way conversion of part or all of the data (intermediate data) generated by the registration auxiliary data generation unit 103.
  • the ciphertext output by the encryption unit 101 of the registered data generation apparatus 100 is:
  • the ciphertext obtained by encrypting the input data m1 with the key k1 is c1
  • the ciphertext obtained by encrypting the input data m2 with the key k2 is c2.
  • the sum c1 + c2 of c1 and c2 is a ciphertext obtained by encrypting the input data m1 + m2 with the key k1 + k2.
  • the storage device 200 includes an identifier management unit 201, a ciphertext storage unit 202, and an auxiliary data storage unit 203.
  • the ciphertext storage unit 202 and the auxiliary data storage unit 203 receive and store the encrypted data and registration auxiliary data output from the registered data generation apparatus 100, respectively.
  • the ciphertext storage unit 202 and the auxiliary data storage unit 203 may be configured as a database (or may have a file configuration).
  • the ciphertext storage unit 202 and the auxiliary data storage unit 203 designate encrypted data and auxiliary data corresponding to the identifier input from the designated data collating device 400 when collating the encrypted data under the control of the identifier managing unit 201.
  • the data is output to the data verification device 400.
  • the identifier management unit 201 of the storage device 200 manages the identifier that uniquely identifies the encrypted data and auxiliary data input from the registered data generation device 100.
  • the identifier management unit 201 sends the encrypted data and auxiliary data corresponding to the input identifier to the ciphertext storage unit 202 and the auxiliary data storage unit 203. Outputs an instruction to output each of them.
  • the ciphertext storage unit 202 stores the encrypted data output from the encryption unit 101 of the registered data generation device 100, and outputs the corresponding encrypted data when an encryption data output command is input from the identifier management unit 201. To do.
  • the auxiliary data storage unit 203 stores auxiliary data output by the registration auxiliary data generation unit 103 of the registration data generation apparatus 100, and when the encryption data output command is input from the identifier management unit 201, the corresponding auxiliary data is stored. Output.
  • the data concealment device 300 includes an encryption unit 301, a key generation unit 302, and an auxiliary data generation unit 303.
  • the encryption unit 301 receives input data to be concealed (input data to be collated) and a key for concealing the input data, and performs encryption processing on the input data using the key. Output data.
  • the key generation unit 302 generates a key for the encryption unit 101 to conceal input data, and outputs the key to the encryption unit 301 and the auxiliary data generation unit 303.
  • the auxiliary data generation unit 303 ⁇ The input data (input data to be verified) The encrypted data output by the encryption unit 301; A key output from the key generation unit 302 to the encryption unit 301; As an input.
  • the auxiliary data generation unit 303 includes input data (plain text) corresponding to encryption data (registered encryption data) output from the encryption unit 101 of the registration data generation device 100 and input data (plain text) input to the encryption unit 301.
  • Auxiliary data for determining that the hamming distance between and is less than or equal to a predetermined value (within a certain number) is output.
  • the Hamming distance between the input data (plain text) corresponding to the registered encrypted data) and the input data to be verified (plain text) input to the encryption unit 301 is equal to or less than a predetermined value (or less than a predetermined value). If it is, it is determined that collation (matching) is performed, and when the predetermined value is exceeded (or greater than or equal to the predetermined value), it is auxiliary information used for determining that collation is not performed (mismatch).
  • the ciphertext output by the encryption unit 301 of the data concealment device 300 is calculated by the same method as the encryption unit 101. That is, The ciphertext obtained by encrypting the input data m1 with the key k1 is c1, The ciphertext obtained by encrypting the input data m2 with the key k2 is c2. Then, the sum c1 + c2 of c1 and c2 is a ciphertext obtained by encrypting the input data m1 + m2 with the key k1 + k2.
  • the designated data collating apparatus 400 includes an identifier holding unit 401, a ciphertext subtracting unit 402, a coincidence determining unit 403, a control unit 404, and a unidirectional conversion unit 405.
  • the identifier holding unit 401 outputs an instruction to the identifier management unit 201 of the storage device 200 so that the identifier is input and the ciphertext data and the auxiliary data corresponding to the identifier input to the storage device 200 are output. .
  • the ciphertext subtraction unit 402 One of the encrypted data (registered encrypted data) stored in the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200; -With the encrypted data output from the encryption unit 301 of the data concealment device 300 as input, The difference c1-c2 between the two input encrypted data c1 and c2 is output.
  • c1 is a ciphertext obtained by encrypting the input data m1 with the key k1
  • c2 is the ciphertext obtained by encrypting the input data m2 with the key k2
  • the difference c1-c2 between the two ciphertexts c1 and C2 is the ciphertext obtained by encrypting the input data m1-m2 with the key k1-k2. It has become.
  • the coincidence determination unit 403 Auxiliary data stored in the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200; Auxiliary data output from the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300; A difference between two encrypted data output from the ciphertext subtraction unit 402 is input.
  • the coincidence determination unit 403 Auxiliary data output from the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300; A difference between the two encrypted data output from the ciphertext subtraction unit 402; Is sent to the unidirectional conversion unit 405.
  • the one-way conversion unit 405 returns the result of one-way conversion of the halfway data sent from the match determination unit 403 to the match determination unit 403.
  • the coincidence determination unit 403 Unidirectionally converted data generated by the unidirectional conversion unit 405 according to the intermediate data; One of the one-way converted auxiliary data stored in the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200; To output whether or not the hamming distances of the plaintexts m1 and m2 corresponding to the two cipher data c1 and c2 input to the ciphertext subtracting unit 402 are equal to or less than a predetermined value.
  • the control unit 404 controls communication and the like when the data concealment device 300 and the designated data verification device 400 exchange data.
  • the operation of the ciphertext verification system of the first embodiment is roughly divided into two phases, a data registration phase and a ciphertext verification phase.
  • the data registration phase is a phase in which input data is input to the registration data generation device 100, the input data is encrypted, and is registered in the storage device 200 together with auxiliary data.
  • the input data input to the data concealment device 300 is encrypted, and the encrypted data generated at that time and the auxiliary data are encrypted data in the storage device specified by an identifier that is separately input, And a phase for determining whether or not the plain text is close to the auxiliary data (the Hamming distance is equal to or smaller than a predetermined value).
  • input data to be concealed is input to the encryption unit 101 of the registration data generation device 100 (step A1 in FIG. 2A).
  • the key generation unit 102 of the registration data generation device 100 generates a key used for concealing input data, and outputs the key to the encryption unit 101 and the registration auxiliary data generation unit 103 (step A2 in FIG. 2A). .
  • the encryption unit 101 of the registered data generation device 100 calculates encrypted data obtained by encrypting the input data from the input data and the key that have been input, and stores the encrypted data in the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200. (Step A3 in FIG. 2A).
  • the input data input in step A1, the key generated in step A2, and the encrypted data generated in step A3 are input to the registration auxiliary data generation unit 103 of the registration data generation device 100 to be registered.
  • the auxiliary data generation unit 103 generates auxiliary data (step A4 in FIG. 2A).
  • the auxiliary data output from the registration auxiliary data generation unit 103 is output to the unidirectional conversion unit 104.
  • the unidirectional conversion unit 104 of the registration data generation apparatus 100 calculates post-conversion auxiliary data obtained by unidirectional conversion of the auxiliary data, and outputs it to the registration auxiliary data generation unit 103 (step A5 in FIG. 2A).
  • the registration auxiliary data generation unit 103 of the registration data generation device 100 stores the converted auxiliary data input in step A5 in the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 (step A6 in FIG. 2A). .
  • a unique identifier is allocated to the data input to the storage device 200 by the identifier management unit 201, and later calling (reading) with the allocated identifier becomes possible.
  • an identifier is input to the identifier holding unit 401 of the designated data verification device 400.
  • the cipher data (registered cipher data) corresponding to the input identifier is input from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 to the ciphertext subtraction unit 402 of the designated data verification device 400.
  • auxiliary data corresponding to the input identifier is input from the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 to the match determination unit 403 of the designated data verification device 400 (step B1 in FIG. 2B).
  • the input data (data to be verified) is input to the encryption unit 301 of the data concealment device 300 (step B2 in FIG. 2B).
  • the key generation unit 302 of the data concealment device 300 generates a key used for concealing input data, and outputs the generated key to the encryption unit 301 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 (FIG. 2 (B), step B3).
  • the encryption unit 301 of the data concealment device 300 calculates encrypted data obtained by encrypting the input data from the input data input in step B2 and the key input in step B3, and designates the designated data collating device. 400 is input to the ciphertext subtraction unit 402 (step B4 in FIG. 2B).
  • the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 generates auxiliary data from the input data and the encrypted data obtained by encrypting the input data by the encryption unit 301 (step B5 in FIG. 2B).
  • the ciphertext subtracting unit 402 of the designated data collating device 400 that has input the encrypted data from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 and the encryption unit 301 of the data concealment device 300 is the difference between the two input encrypted data. Is output to the match determination unit 403 of the designated data collating apparatus 400 (step B6 in FIG. 2B). Further, the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 controlled by the control unit 404 of the designated data collating device 400 perform communication in cooperation to store the data. Auxiliary data is input from the auxiliary data storage unit 203 of the device 200 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 to the matching determination unit 403 of the designated data collating device 400, respectively.
  • step B6 the difference between the two encrypted data is input from the ciphertext subtraction unit 402 of the designated data matching device 400, the converted auxiliary data is generated from the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200, and the auxiliary data generation of the data concealment device 300 is performed.
  • the coincidence determination unit 403 of the designated data collating apparatus 400 that has received auxiliary data from the unit 303 first generates intermediate data from the difference between the two encrypted data and the auxiliary data, and the unidirectionality of the designated data collating apparatus 400. It outputs to the conversion part 405 (step B7 of FIG. 2 (B)).
  • the unidirectional conversion unit 405 of the designated data collating apparatus 400 generates post-conversion intermediate data obtained by unidirectionally transforming the intermediate data, and outputs it to the coincidence determining unit 403 of the designated data collating apparatus 400 (FIG. 2B). Step B8).
  • the coincidence determination unit 403 of the designated data collating device 400 includes the plaintext of the encrypted data input from the post-conversion data and the auxiliary data to the ciphertext subtracting unit 402 of the designated data collating device 400 in step B1, and step B4. 2 determines whether or not the Hamming distance with the plaintext of the cipher data input to the ciphertext subtraction unit 402 of the designated data verification device 400 is equal to or less than a predetermined value (FIG. 2). (B) Step B9).
  • each apparatus 100, 200, 300, 400 of FIG. 1 may be mounted on one computer system, or each apparatus may be configured as a single unit.
  • each unit in each device 100, 200, 300, 400 may be configured as a single device.
  • the processing of each unit of each device in FIG. 1 may be realized by a program executed by a computer.
  • a recording medium semiconductor memory, magnetic / optical disk on which the program is recorded is provided.
  • Embodiment 2 of the present invention will be described.
  • input data and an identifier are input to the system, and plaintext of the encrypted data corresponding to the identifier and the input data are compared. Only is input to the system, and the identifier of the encrypted data to be collated with the input data is output.
  • the system of the second embodiment includes a registered data generation device 100, a storage device 200, a data concealment device 300, and a data verification device 500.
  • the registered data generation device 100, the storage device 200, and the data concealment device 300 have the same configuration as that of the first embodiment, and the configuration of the data verification device 500 is different from that of the first embodiment.
  • the data verification device 500 includes an all data request unit 501, a ciphertext subtraction unit 502, a match determination unit 503, a control unit 504, an identifier output unit 505, and a unidirectional conversion unit 506.
  • the all data request unit 501 inputs, to the identifier management unit 201, an instruction for sequentially reading all data stored in the storage device 200 in accordance with an instruction from the identifier output unit 505.
  • the ciphertext subtracting unit 502 receives one of the encrypted data stored in the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 and the encrypted data output from the encryption unit 301 of the data concealment device 300 as input.
  • the difference c1-c2 between the two encrypted data c1 and c2 is output.
  • c1 is a ciphertext obtained by encrypting the input data m1 with the key k1
  • c2 is the ciphertext obtained by encrypting the input data m2 with the key k2
  • the difference c1-c2 between the two ciphertexts c1 and C2 is the ciphertext obtained by encrypting the input data m1-m2 with the key k1-k2. It has become.
  • the coincidence determination unit 503 Auxiliary data stored in the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200; Auxiliary data output from the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300; A difference between two encrypted data output from the ciphertext subtraction unit 502 is input.
  • the coincidence determination unit 503 Auxiliary data output from the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300; A difference between two encrypted data output from the ciphertext subtracting unit 502, and Is sent to the unidirectional conversion unit 505.
  • the one-way conversion unit 505 returns the result of the one-way conversion of the intermediate data to the coincidence determination unit 503.
  • the coincidence determination unit 503 The unidirectionally converted data generated by the unidirectional conversion unit 505 according to the intermediate data; Unidirectionally converted auxiliary data stored in the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200; To output whether or not the Hamming distances of the plaintexts m1 and m2 corresponding to the two cipher data c1 and c2 input to the ciphertext subtracting unit 502 are equal to or less than a predetermined value, respectively.
  • the control unit 504 controls communication when the data concealment device 300 and the data collation device 500 exchange data.
  • the identifier output unit 505 The identifier that the identifier management unit 201 has issued a data output command to the ciphertext storage unit 202 and the auxiliary data storage unit 203; and The matching result output by the match determination unit 503; When the match determination unit 503 determines that the matching (match) has been made, the identifier input from the identifier management unit 201 is output.
  • the data registration phase is a phase in which input data is input to the registration data generation device 100, the input data is encrypted, and is registered in the storage device 200 together with auxiliary data.
  • the ciphertext verification phase is in the data concealment device 300. This is a phase in which input data is encrypted and an identifier corresponding to the encrypted data generated at that time and the encrypted data in the storage device 200 in plain text close to the auxiliary data (having a small Hamming distance) is output. Since the data registration phase is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • input data is input to the encryption unit of the data concealment device 300 (step C1 in FIG. 4).
  • the key generation unit 302 of the data concealment device 300 generates a key used for concealing input data, and outputs the key to the encryption unit 301 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 (step C2 in FIG. 4). .
  • the encryption unit 301 of the data concealment device 300 calculates encrypted data obtained by encrypting the input data from the input data input in Step C1 and the key input in Step C2, and the data verification device 500 To the ciphertext subtracting unit 502 (step C3 in FIG. 4).
  • an identifier is input to the identifier management unit 201 of the storage device 200 from the all data request unit 501 of the data verification device 500.
  • the cipher data corresponding to the input identifier is input from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 to the ciphertext subtraction unit 502 of the data verification device 500.
  • auxiliary data corresponding to the input identifier is input from the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 to the match determination unit 503 (step C4 in FIG. 4).
  • the ciphertext subtracting unit 502 of the data collating device 500 to which the ciphertext is input from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 and the encryption unit 301 of the data concealment device 300 calculates the difference between the two input encrypted data.
  • the data is output to the coincidence determination unit 503 of the data collating apparatus 500 (step C5 in FIG. 4).
  • the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 controlled by the control unit 504 of the data collating device 500 perform communication in cooperation to store the data.
  • Auxiliary data is input from the auxiliary data storage unit 203 of the device 200 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 to the match determination unit 503 of the data verification device 500, respectively.
  • the difference between the two encrypted data is input from the ciphertext subtracting unit 502 of the data matching device 500, the converted auxiliary data is transmitted from the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200, and the auxiliary data is generated from the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300.
  • the coincidence determination unit 503 of the data collating apparatus 500 generates intermediate data from the difference between the two encrypted data and the auxiliary data, and the one-way conversion unit 506 of the data collating apparatus 500. (Step C6 in FIG. 4).
  • the one-way conversion unit 506 When the one-way conversion unit 506 receives the halfway data output from the match determination unit 503 of the data matching device 500, the one-way conversion unit 506 generates post-conversion halfway data obtained by unidirectionally converting the halfway data. It outputs to the coincidence determination part 503 of the collation apparatus 500 (step C7 of FIG. 4).
  • the coincidence determination unit 503 of the data verification device 500 includes the post-conversion intermediate data output from the one-way conversion unit 506 of the data verification device 500 and the auxiliary data from the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300.
  • the Hamming distance between the plaintext of the encrypted data input to the ciphertext subtracting unit 502 of the data collating device 500 in step C1 and the plaintext of the encrypted data input to the ciphertext subtracting unit 502 of the data collating device 500 in step C4 is It is determined whether or not the value is equal to or less than a predetermined value (step C8 in FIG. 4).
  • step C8 If the result of step C8 is determined to be collation, the identifier output unit 505 of the data collation device 500 outputs the identifier input to the identifier management unit 201 of the storage device 200 in step C4 (step C9 in FIG. 4). .
  • step C4 to step C9 The processing from step C4 to step C9 is repeated for all identifiers (encrypted data and auxiliary data) stored in the storage device 200 managed by the identifier management unit 201 of the storage device 200.
  • each apparatus 100, 200, 300, 500 of FIG. 3 may be mounted on one computer system, or each apparatus may be configured as a single unit.
  • each unit in each device 100, 200, 300, 400 may be configured as a single device.
  • the processing of each unit of each device in FIG. 1 may be realized by a program executed by a computer.
  • a recording medium semiconductor memory, magnetic / optical disk
  • the program is recorded.
  • Example 1 is a specific example of the first embodiment.
  • an N-bit binary string Z is input to the encryption unit 101 of the registration data generation apparatus 100 as input data.
  • the key generation unit 102 of the registration data generation device 100 generates a key (K-bit random number) S and outputs it to the encryption unit 101 and the registration auxiliary data generation unit 103.
  • the encryption unit 101 obtains an exclusive OR of an N-bit code word C obtained by encoding the input K-bit key S with a binary BCH code and the N-bit input data Z.
  • Bit cipher data W1 is calculated (the following equation (1)) and stored in the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200.
  • the binary BCH code used here is a code that inputs K-bit data and outputs N-bit data (N> K), and any different codeword is guaranteed to have a Hamming distance of at least d or more. Shall be.
  • the registration auxiliary data generation unit 103 uses, for example, the following equation (2) by the unidirectional conversion unit 104: According to the above, auxiliary data W2 is calculated.
  • c is a K-bit constant.
  • R is an N-bit random number (data that is unlikely to be used repeatedly).
  • h be a cryptographic hash function (one-way hash function: SHA-256, etc.) with an output of k bits.
  • H (x, y, z) is defined as a function expressed by the following equation (3).
  • H (a1, b1, c1) (+) H (a2, b2, c2) H (a1 (+) a2, b1, c1) (+) h (b2, c2) ... (4)
  • the code word data obtained by performing error correction coding with the BCH code is defined as C3 (where ⁇ is an operation symbol representing the concatenation of bits), and from C3 and Z, the registered auxiliary data generation unit 103 generates auxiliary data.
  • W3 is calculated according to the following equation (6).
  • the registration auxiliary data generation unit 103 registers the set of (W2, W3) obtained by the above equations (2) and (6) in the auxiliary data storage unit 203 as auxiliary data.
  • a unique identifier is allocated to the data input to the storage device 200 by the identifier management unit 201, and later, it is possible to call with the allocated identifier.
  • the encrypted data W1 associated with the identifier i and the auxiliary data W2 and W3 are represented as W1 [i], W2 [i], and W3 [i], respectively.
  • the identifier i is first input to the identifier holding unit 401 of the designated data verification device 400.
  • Cipher data W1 [i] corresponding to the input identifier i is read from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 and input to the ciphertext subtraction unit 402.
  • auxiliary data W2 [i] and W3 [i] corresponding to the input identifier i are read from the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 and input to the match determination unit 403 of the designated data collating device 400.
  • N-bit binary string input data Z ′ (data to be verified) is input to the encryption unit 301 of the data concealment device 300.
  • the key generation unit 302 of the data concealment device 300 generates a key (K-bit random number) S ′ used for concealing the input data Z ′, and the encryption unit 301 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300. Output to.
  • the encryption unit 301 of the data concealment device 300 performs an exclusive OR operation between the code word C ′ obtained by performing error correction coding on the key S ′ input from the key generation unit 302 with a binary BCH code and the input data Z ′.
  • the encrypted data W1 ′ taken is calculated (the following equation (7)).
  • the encryption unit 301 of the data concealment device 300 inputs the encrypted data W1 ′ to the ciphertext subtraction unit 402 of the designated data verification device 400.
  • the ciphertext subtraction unit 402 of the designated data collating device 400 includes the cipher data W1 ′ from the encryption unit 301 of the data concealment device 300 and the cipher data W1 [corresponding to the identifier i from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200. i], and the difference (exclusive OR) between the two input encrypted data W1 ′ and W1 [i] (the following equation (8)) is calculated.
  • the ciphertext subtraction unit 402 of the designated data verification device 400 outputs the calculated difference between the two encrypted data to the match determination unit 403.
  • the group is 1.
  • the control unit 404 of the designated data matching device 400 outputs W3 [i] and g_s to the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300.
  • the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment apparatus 300 performs a binary BCH code decoding process on the value obtained by exclusive ORing W3 [i] and the input data Z ′ (the following equation (10)). Apply and obtain h ′ which is the decoding result.
  • the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 calculates W2 ′ and g_c from the key S ′, the encrypted data W1 ′, h ′, g, g_s, and the random number nc based on the following equations (11a) and (11b). Each is calculated and output to the coincidence determination unit 403 of the designated data collating apparatus 400.
  • the coincidence determination unit 403 of the designated data collating apparatus 400 applies a binary BCH code decryption process to the difference between the two input encrypted data W1 ′ and W1 [i] (the following equation (12)), T, which is a decryption result of the difference between the two encrypted data W1 ′ and W1 [i], is calculated.
  • the one-way conversion unit 405 of the designated data collating apparatus 400 calculates H (T, T using the decryption result T, W1 ′, and g_c ** ns of the difference between the two encrypted data W1 ′ and W1 [i].
  • W1 ', g_c ** ns and the result of exclusive OR operation of W2' obtained by equation (11a) H (T, W1 ', g_c ** ns) (+) W2'
  • the hash value of is calculated (the following formula (13)).
  • the coincidence determination unit 403 of the designated data matching device 400 determines that the Hamming distance between the original data (plain text) of W1 [i] and the input data (plain text) Z ′ is equal to or less than d when equation (14) is established. It is determined that On the other hand, if equation (14) does not hold, the coincidence determination unit 403 of the designated data collating apparatus 400 determines that the Hamming distance between the original data (plain text) of W1 [i] and the input data (plain text) Z ′ is d. It is determined that the value exceeds, and the determination result is output. In the BCH encoding, the Hamming distance of any different code word is a value that exceeds at least d.
  • the data may be generated by both the coincidence determining unit 403 of the designated data collating device 400 and the auxiliary data generating unit 303 of the data concealing device 300. *
  • Example 2 will be described in detail with reference to FIG.
  • Example 2 is a specific example of the second embodiment.
  • an N-bit binary string Z is input to the encryption unit 101 of the registration data generation apparatus 100 as input data.
  • the key generation unit 102 of the registration data generation device 100 generates a K-bit random number S and outputs it to the encryption unit 101 and the registration auxiliary data generation unit 103.
  • the encryption unit 101 calculates encrypted data W1 obtained by performing an exclusive OR of a codeword C obtained by encoding the input key S with a binary BCH code and the input data Z, and stores the encrypted text.
  • the binary BCH code used here is a code that inputs K-bit data and outputs N-bit data, and any different code word is guaranteed to have a Hamming distance of at least d or more. .
  • the registration auxiliary data generation unit 103 calculates auxiliary data W2 by the one-way conversion unit 104 according to the following equation (15).
  • c is a K-bit constant.
  • R is a random number (data that is unlikely to be used repeatedly).
  • (+) Represents an exclusive OR for each bit.
  • h is a cryptographic hash function (for example, SHA-256) that outputs k bits.
  • the code word data obtained by encoding the data with the BCH code is C3 (where ⁇ is a symbol representing bit concatenation), and from C3 and Z, the registration auxiliary data generation unit 103 of the registration data generation apparatus 100 generates auxiliary data.
  • W3 is calculated using the following equation (18).
  • the registration auxiliary data generation unit 103 registers the set (W2, W3) generated as described above as auxiliary data in the auxiliary data storage unit 203.
  • W1, W2, and W3 associated with the identifier i are represented as W1 [i], W2 [i], and W3 [i], respectively.
  • input data Z ′ (data to be verified) is input to the encryption unit 301 of the data concealment device 300.
  • the key generation unit 302 of the data concealment device 300 generates a key S ′ (K-bit random number) used for concealing the input data Z ′, and the encryption unit 301 and the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300. Output to.
  • a key S ′ K-bit random number
  • the encryption unit 301 of the data concealment device 300 obtains the encrypted data W1 ′ obtained by taking an exclusive OR of the code word C ′ obtained by encoding the input key S ′ with a binary BCH code and the input data Z ′. Calculate (the following formula (19)).
  • the encryption unit 301 of the data concealment device 300 inputs the calculated encrypted data W1 ′ to the ciphertext subtraction unit 502 of the data verification device 500.
  • the identifier i is input to the identifier management unit 201 of the storage device 200 from the all data request unit 501 of the data verification device 500.
  • the cipher data W1 [i] corresponding to the input identifier i is read from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 and input to the ciphertext subtraction unit 502 of the data verification device 500.
  • auxiliary data W2 [i] and W3 [i] corresponding to the identifier i are read from the auxiliary data storage unit 203 of the storage device 200 and input to the coincidence determination unit 503 of the data verification device 500.
  • the ciphertext subtracting unit 502 of the data collating device 500 that has input the encrypted data W1 [i] from the ciphertext storage unit 202 of the storage device 200 and the encrypted data W1 ′ from the encryption unit 301 of the data concealment device 300,
  • the difference (the following equation (20)) between the two input encrypted data W1 ′ and W1 [i] is output to the coincidence determination unit 503 of the data collating apparatus 500.
  • control unit 504 of the data matching device 500 performs the random number ns and the element g of the predetermined group G.
  • g_s g ** ns (21) Is output to the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300.
  • the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment apparatus 300 calculates W2 ′ and g_c based on the following equations (23a) and (23b).
  • the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300 is data obtained by bit-connecting the inner product (c, S2 ′) and the random number r ′.
  • Auxiliary data W3 ' is obtained from C3 and Z' which are binary BCH error correction codes.
  • W3 ' C3 (+) Z' (25)
  • the coincidence determination unit 503 of the data collating apparatus 500 calculates the difference between the input encrypted data. W1 '(+) W1 [i] (26) Then, the binary BCH code decryption process is applied to T, which is the decryption result of the difference between the two encrypted data W1 and W1 [i].
  • the coincidence determination unit 503 of the data collating apparatus 500 performs an exclusive OR of the auxiliary data W3 [i] and W3 ′ (Equation (25)).
  • W3 [i] (+) W3 ' ⁇ ⁇ ⁇ (27) Is applied to the decoding process of the binary BCH code to calculate w3 which is the decoding result of the auxiliary data 'W3 [i] (+) W3'.
  • the coincidence determination unit 503 of the data verification device 500 calculates H (T, W1 ′, g_c ** ns) using the decryption result T of the difference between the two encrypted data, W1 ′, and g_c ** ns.
  • W2 ′ and w3 are output to the unidirectional conversion unit 506.
  • the one-way conversion unit 506 of the data verification device 500 calculates H (T, W1 ′, g_c ** ns) calculated using the decryption result T of the difference between the two encrypted data and W1 ′, g_c ** ns. , W2 'and w3 bitwise exclusive OR result H (T, W1 ', g_c ** ns) (+) W2' (+) w3
  • the hash value of (the following formula (28)) is calculated.
  • the coincidence determination unit 503 of the data collating apparatus 500 checks whether the calculation result of the equation (28) is equal to W2 [i], that is, whether the equation (29) is satisfied.
  • the identifier output unit 505 of the data matching device 500 determines that the original data of W1 [i] and the Hamming distance of Z ′ are equal to or less than d, and outputs the identifier i. . If equation (29) does not hold, it is determined that the Hamming distance exceeds d, and the identifier i is not output.
  • the above operation is performed on all identifiers i managed by the storage device, and all identifiers having original data such that the Hamming distance with the input data Z ′ is equal to or less than d are output.
  • auxiliary data W2′W H (S ′, W1 ′, 'g_s ** nc) (formula (23a)) generated by the auxiliary data generation unit 303 of the data concealment device 300
  • the input data in the data registration phase and the input data in the ciphertext verification phase may be biometric information acquired from a fingerprint or a vein.
  • the encrypted biometric data stored in the storage device and the encrypted biometric data sent from the data concealment device are collected from the same person while the biometric information is kept secret (encrypted). It can be determined whether or not there is a Hamming distance between the two input data below a predetermined value, and authentication can be performed. Biological information cannot always acquire the same data stably. However, it can be assumed that data acquired from the same person is similar (data with a small Hamming distance can be acquired). For this reason, the present invention is preferably applied to, for example, biometric authentication (however, the application target is not limited to biometric authentication).

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Abstract

 暗号文の照合にあたり、元の平分の情報の漏洩を回避可能とし安全性を担保可能とする。システムは、入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成する手段と、前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する手段とを備える。

Description

暗号文照合システムと方法とプログラム
 [関連出願についての記載]
 本発明は、日本国特許出願:特願2013-091468号(2013年 4月24日出願)に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
 本発明は、暗号文照合システムと方法とプログラムに関する。
 近年、クラウドコンピューティングの普及に伴い、ネットワークに接続された計算資源に利用者のデータを置き、そのデータに基づいたサービスが急速に広がってきている。このようなサービスでは、利用者の機微なデータを扱う機会も増大してきている。このため、利用者が自分のデータが安全に管理されていることを保証することが重要になってきている。このような状況の下、オープンなネットワーク環境でデータを暗号化したまま管理し、データを復号することなく、検索や、統計処理等を行う技術の研究開発が活発に行われている。 
 また、近年、パスワードや磁気カードを用いた個人認証の脆弱性をついた犯罪が頻発している。このため、より安全性の高い指紋、静脈等の生体的な特徴に基づく生体認証技術が注目を集めている。生体認証においては、認証情報の検証を行うために、生体情報に関するテンプレートをデータベースに保管する必要がある。指紋、静脈等の生体情報は、基本的に生涯不変のデータである。生体情報は、漏洩すると、その被害は甚大なものとなる最も機密性が要求される情報である。したがって、テンプレートが漏洩した場合でも、「なりすまし」等が行えないようにする必要がある。 
 そこで、テンプレート情報を秘匿したまま認証を行うテンプレート保護型の生体認証技術が重要となってきている。
 例えば特許文献1には、指紋データを多項式上の点として表現し、その点にランダムな点を付加して指紋データを秘匿したデータをテンプレートとして生体認証を行う方式が開示されている。
 しかしながら、上記特許文献1の方式は、生体認証を何度も繰り返した時に、十分な強度で生体情報が保護されているかに関して課題があることが知られている。 
 非特許文献1には、データベース上に置くテンプレートをランダムなBCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号語(code word)でマスクすることによって、生体情報を保護する方式が開示されている。非特許文献1では、生体情報Zと秘匿情報Sを用いて、生体認証用テンプレートを生成している。図5は、非特許文献1のFig.2に基づく図であり、非特許文献1のFig.2における特徴量の抽出(Feature Extraction)、統計処理(Statistical Analysis)、量子化(Quantization)等は省略されている。テンプレートの登録(enrollment)は以下のようにして行われる。
(1)秘匿情報Sをエンコーダ(enc)に入力して誤り訂正符号化し(Error Correcting Coding:ECC)、符号語Cを生成する。ECCは、パラメータ(K, s, d)の2元BCH符号が用いられる。Kは符号語(code word)の長さ、sは情報シンボル(information symbol)数、dは訂正可能な誤り数である。
(2)CとZの排他的論理和W2 = C (+) Zを計算する(ただし、(+)はビット毎の排他的論理和演算(bitwise XOR)を表す)。 
(3)SをSHA(Secure Hash Algorithm)-1等の暗号学的ハッシュ関数(cryptographic (one-way) hash function)Hに入力してハッシュ値H(S)を得る。
(4)W2及びH(S)をテンプレート情報としてデータベース(DB)に格納する。
 上記(1)から(4)によって生成されたテンプレートと、別の生体情報Z'が同じ人物から採取したものであるか否かの検証(Verification)は、次のようにして行われる。
(1)Z'とW2との排他的論理和C' = W2 (+) Z' = C (+) (Z (+) Z')を計算する。
(2)C'をデコーダ(DEC)に入力してBCH符号の誤り訂正復号を行い、S'を計算する。
(3)S'をSHA-1等の暗号学的ハッシュ関数Hに入力してハッシュ値H(S')を計算する。
(4)データベース(DB)からH(S)を読み出し、H(S) = H(S')が成立するかチェックする。H(S) = H(S')が成立する場合には、テンプレートと生体情報Z'が同じ人物から採取されたものと判断する。H(S) = H(S')が成立しない場合は、異なる人物から採取されたものと判断する。
 上記手法は、生体情報Zの取得方法に依存しない。このため、一般に、秘匿(暗号化)されたデータを復号することなく、暗号文が、提示されたデータと一定のハミング距離以内のデータを暗号化したものであるか否かの照合を行う方式と解釈することが可能である。
特開2006-158851号公報
Pim Tuyls, Anton H. M. Akkermans, Tom A. M. Kevenaar, Geert-Jan Schrijen, Asker M. Bazen and Raimond N. J. Veldhuis, "Practical Biometric Authentication with Templete Protection", Proceedings of AVBPA 2005, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 3546, Springer Verlag, pp. 436-446, (2005)
 以下に関連技術の分析を与える。
 上記した関連技術の問題点として、データベースにある暗号文の照合を行う際、照合を行う管理者等に、平文に関する情報が漏洩する可能性がある、ということがある。その理由は以下の通りである。
 例えば上記特許文献1では、暗号文の秘匿強度が十分でないことによる。
 また上記非特許文献1においては、暗号文が、提示されたデータと一定のハミング距離以内のデータを暗号化したものであるか否かの照合を可能にするためには、平文情報を、照合時に送出する必要があることによる。
 このように、照合処理を複数回行った場合に元の平文の情報漏洩の可能性があり、例えば照合処理の操作等を行うデータベース管理者等に悪意がある場合等において、十分な安全性が担保できない。例えば生体認証の用途を考えると、照合時に送付されるデータからの生体情報漏洩は登録データからの生体情報漏洩と同等の問題と言える。既存のテンプレートを保護した生体認証方式では、登録テンプレートからの生体情報漏洩に関する安全性のみを検討している。しかしながら、生体認証そのものの安全性を考慮するため、照合時に送付されるデータからの情報漏洩を考慮する必要がある。さらに、照合時に送付されるデータから、同じデータと一致と判定されるデータが生成できることは、認証の安全性を考慮した場合に問題となる。例えば前記非特許文献1に記載の方式では、Z’という値を入手して、再送することにより、照合を行うことができる。これは、生体認証としてこの行為を見ると、ある人が認証のために送付したデータを入手することにより、その人に成りすますことが可能となることを意味する。
 したがって、本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたものであって、その目的は、暗号文の照合にあたり、元の平文の情報漏洩を回避可能とし、安全性を担保可能とするシステム、方法、及びプログラムを提供することにある。
 本発明によれば、入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成する手段と、
 前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、
 前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する手段と、を含む暗号文照合システムが提供される。
 本発明によれば、上記暗号文照合システムを備えた生体認証システムが提供される。
 本発明によれば、入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成し、
 前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、
 前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、
 前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する暗号文照合方法が提供される。
 本発明によれば、入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成する処理と、
 前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。本発明によれば、該プログラムを記録したコンピュータ読み出し可能な記録媒体(磁気/光記録媒体、半導体記録媒体)が提供される。
 本発明によれば、暗号文の照合において、元の平文の情報漏洩を回避可能とし、安全を担保可能としている。
本発明の実施形態1の構成を例示する図である。 (A)、(B)は本発明の実施形態1のデータ登録フェイズと暗号文照合フェイズを説明する図である。 本発明の実施形態2の構成を例示する図である。 本発明の実施形態2の暗号文照合フェイズを説明する図である。 非特許文献1の方式を例示する図である。 発明概念を説明する図である。
 本発明の実施形態について説明する。はじめに本発明の基本概念について説明する。本発明の1つの側面によれば、照合対象の入力データが暗号化され、該入力データの照合を行うための登録データが暗号化されており、照合(一致)の判定(検証)の指標(曖昧さの指標)として、平文のハミング距離を用いる。登録暗号データだけでなく、照合のための入力データも秘匿強度の高い暗号方式により暗号化される。また、同じ入力データを用いて複数回の照合を行った場合でも、照合を行うたびに、データの秘匿に用いる鍵情報を変える。このため、照合を多数回行った場合でも、平文に関する情報が漏洩する可能性を低く抑えることができ、攻撃耐性を高め、セキュリティの向上に寄与する。
 図6を参照すると、本発明の1つの側面に係る暗号文照合システム10(装置)は、暗号文から補助データ(暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための補助データ)を生成する補助データ生成手段(ユニット)(14)と、暗号文と補助データから、暗号化した入力データと登録暗号データの照合の判定を行う照合判定手段(ユニット)(15)を少なくとも備えている。
 補助データ生成手段(ユニット)(14)は、入力データを暗号化手段(ユニット)(11)で暗号化して記憶装置(13)に登録される暗号文1と、照合対象の入力データを暗号化手段(ユニット)(12)で暗号化した暗号文2に対して、前記暗号文1と前記暗号文2との間の平文のハミング距離が、予め定められた所定値以下であることを検証するための補助データ1と補助データ2をそれぞれ生成する。
 照合判定手段(ユニット)(15)は、補助データ1の少なくとも一部を一方向性変換手段(ユニット)(14h)で一方向性変換し、前記暗号文1と前記暗号文2との差分と、前記補助データ2とに基づき生成される途中データを一方向性変換手段(ユニット)(15h)で一方向性変換し、
 前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記補助データ1とを用いて、前記記憶装置(13)に登録された暗号文1と、前記照合対象の入力データの前記暗号文2の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否かを判定する。暗号文照合システム10(装置)の各手段は、暗号文照合システム10(装置)を構成するコンピュータ上で実行されるプログラムでその処理・機能を実現するようにしてもよい。
 本発明によれば、前記入力データの平文に対して暗号化する鍵を、線形性を有する誤り訂正符号で符号化した符号語と前記平文との排他的論理和を前記暗号文とし、前記記憶装置に登録された前記暗号文と前記照合対象の入力データの前記暗号文に関する前記第1及び第2の補助データを、それぞれ、前記鍵と定数との内積と、前記暗号文、乱数に対して施す暗号学的ハッシュ関数との排他的論理和に基づき算出する。暗号学的ハッシュ関数は、ハッシュ値hが与えられたときh=hash(m)となる元の文字列mを求めることが困難であるという原像計算困難性という特性(一方向性圧縮関数)を持つ。
 また、本発明によれば、上記非特許文献1では実現が不可能であった、暗号化されたデータ同士での照合処理を可能とするため、照合結果を判定するためのハッシュ関数に関して二つのデータのハッシュ値からそれらのデータの和のハッシュ値を計算可能とすることを保証している。
 本発明によれば、上記のとおり、暗号文同士の照合処理時に、照合を行うユーザが送出するデータも、例えば照合処理操作等を行うデータベース管理者等に知られることのない暗号化鍵によって暗号化される。このため、照合処理を複数回行った場合や、照合処理を行うデータベース管理者等に悪意がある場合でも、照合処理時に元の平文に関する情報の漏洩を防止することができる。以下、例示的ないくつかの実施形態について説明する。
<実施形態1>
 図1を参照すると、本発明の実施形態1のシステムは、登録データ生成装置100、記憶装置200、データ秘匿装置300、指定データ照合装置400を備えている。なお、これらの各装置は、一つのサイト等にまとめて一つの装置とした構成としてもよいし、あるいは分散配置し通信手段を介して相互接続する構成としてもよい。
 登録データ生成装置100は、暗号化部101と、鍵生成部102と、登録補助データ生成部103と、一方向性変換部104を備えている。
 暗号化部101は、秘匿の対象となる入力データと、入力データの秘匿を行う鍵とを入力とし、入力データを、鍵を用いて秘匿処理を施した暗号データを出力する。
 鍵生成部102は、暗号化部101が入力データの秘匿を行うための鍵を生成し、暗号化部101と、登録補助データ生成部103に出力する。
 登録補助データ生成部103は、
入力データと、
暗号化部101が出力した暗号データと、
鍵生成部102が出力した鍵と
を入力とする。登録補助データ生成部103は、データ秘匿装置300の暗号化部301が出力する暗号データに対応する入力データが、暗号化部101に入力された入力データとハミング距離が予め定められた所定値以下(一定数以内)であることを判断するためのデータを出力する。
 一方向性変換部104は、前記登録補助データ生成部103が生成するデータ(途中データ)の一部又は全部を一方向性変換した結果を出力する。 
 ここで、登録データ生成装置100の暗号化部101によって出力される暗号文は、
入力データm1を鍵k1で暗号化した暗号文をc1、
入力データm2を鍵k2で暗号化した暗号文をc2
とした時、
c1とc2の和c1+c2は、入力データm1+m2を鍵k1+k2で暗号化した暗号文となる。
 記憶装置200は、識別子管理部201と、暗号文記憶部202と、補助データ記憶部203とを備えている。暗号文記憶部202と補助データ記憶部203は、登録データ生成装置100が出力した暗号データ及び登録補助データを受け取りそれぞれ記憶する。暗号文記憶部202と補助データ記憶部203はデータベースとして構成してもよい(あるいは、ファイル構成であってもよい)。
 暗号文記憶部202と、補助データ記憶部203は、識別子管理部201の制御のもと、暗号データの照合時に、指定データ照合装置400から入力される識別子に対応する暗号データ及び補助データを指定データ照合装置400に出力する。
 記憶装置200の識別子管理部201は、登録データ生成装置100から入力される暗号データ、及び補助データを一意に特定する識別子を管理する。
 識別子管理部201は、指定データ照合装置400から識別子が入力された際に、暗号文記憶部202と、補助データ記憶部203に対して、入力された識別子に対応する暗号データ、及び補助データをそれぞれ出力することを指示する命令を出力する。
 暗号文記憶部202は、登録データ生成装置100の暗号化部101が出力した暗号データを記憶し、識別子管理部201から暗号データ出力の命令が入力された際には、対応する暗号データを出力する。
 補助データ記憶部203は、登録データ生成装置100の登録補助データ生成部103が出力した補助データを記憶し、識別子管理部201から暗号データ出力の命令が入力された際に、対応する補助データを出力する。
 データ秘匿装置300は、暗号化部301と、鍵生成部302と、補助データ生成部303とを備えている。
 暗号化部301は、秘匿の対象となる入力データ(照合対象となる入力データ)と、入力データの秘匿を行う鍵とを入力とし、入力データに対して鍵を用いて秘匿処理を施した暗号データを出力する。
 鍵生成部302は、暗号化部101が入力データの秘匿を行うための鍵を生成し、暗号化部301と、補助データ生成部303に出力する。
 補助データ生成部303は、
・該入力データ(照合対象の入力データ)と、
・暗号化部301が出力した暗号データと、
・鍵生成部302が暗号化部301に対して出力した鍵と、
を入力とする。補助データ生成部303は、登録データ生成装置100の暗号化部101が出力する暗号データ(登録暗号データ)に対応する入力データ(平文)と、暗号化部301に入力された入力データ(平文)との間のハミング距離が予め定められた所定値以下(一定数以内)であることを判断するための補助データを出力する。これは、登録暗号データ)に対応する入力データ(平文)と、暗号化部301に入力された照合対象の入力データ(平文)との間のハミング距離が、所定値以下(あるいは所定値未満)であれば、照合(一致)すると判定し、前記所定値を超えた(あるいは所定値以上の)場合、照合しない(不一致)と判定するために用いられる補助情報である。
 データ秘匿装置300の暗号化部301によって出力される暗号文は、暗号化部101と同じ方法によって計算される。すなわち、
入力データm1を鍵k1で暗号化した暗号文をc1、
入力データm2を鍵k2で暗号化した暗号文をc2
とした時、c1とc2の和c1+c2は、入力データm1+m2を鍵k1+k2で暗号化した暗号文となる。
 指定データ照合装置400は、識別子保持部401と、暗号文減算部402と、一致判定部403と、制御部404と、一方向性変換部405とを備えている。
 識別子保持部401は、識別子を入力として、記憶装置200に入力された識別子に対応する暗号文データと補助データを出力するように、記憶装置200の識別子管理部201に対して、命令を出力する。
 暗号文減算部402は、
・記憶装置200の暗号文記憶部202に格納された暗号データ(登録暗号データ)の一つと、
・データ秘匿装置300の暗号化部301から出力される暗号データとを入力とし、
 入力された二つの暗号データc1とc2の差c1-c2を出力する。
 このとき、暗号化部101、及び暗号化部301の性質により、
c1を入力データm1を鍵k1で暗号化した暗号文、
c2を入力データm2を鍵k2で暗号化した暗号文
とした時、二つの暗号文c1、C2の差c1-c2は、入力データm1-m2を、鍵k1-k2で暗号化した暗号文となっている。
 一致判定部403は、
・記憶装置200の補助データ記憶部203に格納された補助データと、
・データ秘匿装置300の補助データ生成部303から出力される補助データと、
・暗号文減算部402から出力される二つの暗号データの差分と
を入力とする。
 一致判定部403は、
・データ秘匿装置300の補助データ生成部303から出力される補助データと、
・暗号文減算部402から出力される二つの暗号データの差分と、
を少なくとも含むデータから生成される途中データを、一方向性変換部405に送付する。
 一方向性変換部405は、一致判定部403から送付された途中データを一方向性変換した結果を一致判定部403に返す。
 一致判定部403は、
・一方向性変換部405が途中データに応じて生成した一方向性変換後データと、
・記憶装置200の補助データ記憶部203に格納された一方向性変換された補助データの一つと、
から、暗号文減算部402に入力された二つの暗号データc1とc2にそれぞれ対応する平文m1とm2のハミング距離が予め定められた所定値以下であるか否かを出力する。
 制御部404は、データ秘匿装置300と、指定データ照合装置400とがデータをやり取りする際の通信等を制御する。
 次に、実施形態1の動作について図2の流れ図を参照して説明する。実施形態1の暗号文照合システムの動作は、データ登録フェイズと、暗号文照合フェイズの二つのフェイズに大別される。
 データ登録フェイズは、登録データ生成装置100に入力データを入力し、入力データを暗号化し、補助データとともに、記憶装置200に登録するフェイズである。
 暗号文照合フェイズは、データ秘匿装置300に入力された入力データを暗号化し、その際に生成された暗号データ、及び補助データが、別途入力される識別子で指定される記憶装置内の暗号データ、及び補助データと近い(ハミング距離が予め定められた所定値以下の)平文となるものであるか否かを判定するフェイズである。
 データ登録フェイズにおいては、はじめに、登録データ生成装置100の暗号化部101に秘匿対象となる入力データが入力される(図2(A)のステップA1)。
 次に、登録データ生成装置100の鍵生成部102が、入力データの秘匿に用いる鍵を生成し、暗号化部101及び登録補助データ生成部103に出力する(図2(A)のステップA2)。
 次に、登録データ生成装置100の暗号化部101は、入力された入力データと、鍵とから、入力データを暗号化した暗号データを計算し、記憶装置200の暗号文記憶部202に格納する(図2(A)のステップA3)。
 次に、ステップA1で入力された入力データと、ステップA2で生成された鍵と、ステップA3で生成された暗号データとを、登録データ生成装置100の登録補助データ生成部103に入力し、登録補助データ生成部103は補助データを作成する(図2(A)のステップA4)。その際、登録補助データ生成部103から出力される補助データを一方向性変換部104に出力する。
 登録データ生成装置100の一方向性変換部104は、補助データを一方向性変換した変換後補助データを計算し、登録補助データ生成部103に出力する(図2(A)のステップA5)。
 次に、登録データ生成装置100の登録補助データ生成部103はステップA5で入力された変換後補助データを、記憶装置200の補助データ記憶部203に格納する(図2(A)のステップA6)。
 以上の処理により、記憶装置200に入力されたデータには、識別子管理部201で一意な識別子が割り振られ、後に、割り振られた識別子での呼び出し(読み出し)が可能となる。
 暗号文照合フェイズにおいては、はじめに、指定データ照合装置400の識別子保持部401に識別子が入力される。入力された識別子に対応する暗号データ(登録暗号データ)が記憶装置200の暗号文記憶部202から、指定データ照合装置400の暗号文減算部402に入力される。また、入力された識別子に対応する補助データが、記憶装置200の補助データ記憶部203から、指定データ照合装置400の一致判定部403に入力される(図2(B)のステップB1)。
 次に、入力データ(照合対象のデータ)がデータ秘匿装置300の暗号化部301に入力される(図2(B)のステップB2)。
 次に、データ秘匿装置300の鍵生成部302が、入力データの秘匿に用いる鍵を生成し、作成した鍵を、データ秘匿装置300の暗号化部301及び補助データ生成部303に出力する(図2(B)のステップB3)。
 次に、データ秘匿装置300の暗号化部301は、ステップB2で入力された入力データと、ステップB3で入力された鍵とから、入力データを暗号化した暗号データを計算し、指定データ照合装置400の暗号文減算部402に入力する(図2(B)のステップB4)。
 データ秘匿装置300の補助データ生成部303が、入力データ、入力データを暗号化部301で暗号化した暗号データから補助データを生成する(図2(B)のステップB5)。
 記憶装置200の暗号文記憶部202と、データ秘匿装置300の暗号化部301とから暗号データとを入力した指定データ照合装置400の暗号文減算部402は、入力された二つの暗号データの差を、指定データ照合装置400の一致判定部403に出力する(図2(B)のステップB6)。また、指定データ照合装置400の制御部404によって制御される、記憶装置200の補助データ記憶部203と、データ秘匿装置300の補助データ生成部303とが、協調して通信を行うことにより、記憶装置200の補助データ記憶部203と、データ秘匿装置300の補助データ生成部303とから、それぞれ補助データが指定データ照合装置400の一致判定部403に入力される。
 ステップB6において、指定データ照合装置400の暗号文減算部402から二つの暗号データの差を入力し、記憶装置200の補助データ記憶部203から変換後補助データと、データ秘匿装置300の補助データ生成部303から補助データを入力した指定データ照合装置400の一致判定部403は、まず、前記二つの暗号データの差と、補助データとから途中データを生成し、指定データ照合装置400の一方向性変換部405に出力する(図2(B)のステップB7)。
 指定データ照合装置400の一方向性変換部405は、途中データを一方向性変換した変換後途中データを生成し、指定データ照合装置400の一致判定部403に出力する(図2(B)のステップB8)。
 指定データ照合装置400の一致判定部403は、前記変換後途中データと、前記補助データから、ステップB1で指定データ照合装置400の暗号文減算部402に入力された暗号データの平文と、ステップB4で指定データ照合装置400の暗号文減算部402に入力された暗号データの平文とのハミング距離が予め定められた所定値以下となるか否かを判定し、その判定結果を出力する(図2(B)のステップB9)。
 なお、図1の各装置100、200、300、400を一つのコンピュータシステム上に実装してもよいし、あるいは各装置を単体として構成してもよい。あるいは、各装置100、200、300、400内の各部をそれぞれ一つの単体装置で構成してもよい。図1の各装置の各部の処理を、コンピュータで実行されるプログラムによって実現するようにしてもよい。本発明によれば、該プログラムを記録した記録媒体(半導体メモリ、磁気/光ディスク)が提供される。
<実施形態2>
 次に、本発明の実施形態2について説明する。前述した実施形態1における暗号文照合システムでは、入力データと識別子がシステムに入力され、識別子に対応する暗号データの平文と入力データの照合が行われるのに対して、本実施形態は、入力データのみがシステムに入力され、入力データと照合する暗号データの識別子が出力される。
 図3を参照すると、実施形態2のシステムは、登録データ生成装置100、記憶装置200、データ秘匿装置300、データ照合装置500から構成される。登録データ生成装置100、記憶装置200、データ秘匿装置300は、前記実施形態1と同様の構成とされ、データ照合装置500の構成が前記実施形態1と相違している。 
 データ照合装置500は、全データ要求部501と、暗号文減算部502と、一致判定部503と、制御部504と、識別子出力部505と、一方向性変換部506とを備えている。
 全データ要求部501は、識別子出力部505からの命令により、記憶装置200内に格納されている全てのデータを逐次的に読み出す命令を、識別子管理部201に入力する。
 暗号文減算部502は、記憶装置200の暗号文記憶部202に格納された暗号データの一つと、データ秘匿装置300の暗号化部301から出力される暗号データとを入力とし、入力された二つの暗号データc1、c2の差c1-c2を出力する。
 このとき、暗号化部101、及び暗号化部301の性質により、
c1を入力データm1を鍵k1で暗号化した暗号文、
c2を入力データm2を鍵k2で暗号化した暗号文
とした時、二つの暗号文c1、C2の差c1-c2は、入力データm1-m2を、鍵k1-k2で暗号化した暗号文となっている。
 一致判定部503は、
・記憶装置200の補助データ記憶部203に格納された補助データと、
・データ秘匿装置300の補助データ生成部303から出力される補助データと、
・暗号文減算部502から出力される二つの暗号データの差分と
を入力する。一致判定部503は、
・データ秘匿装置300の補助データ生成部303から出力される補助データと、
・暗号文減算部502から出力される二つの暗号データの差分と、
を少なくとも含むデータから生成される途中データを一方向性変換部505に送付する。
 一方向性変換部505は途中データを一方向性変換した結果を一致判定部503に返す。
 一致判定部503は、
・一方向性変換部505が途中データに応じて生成した一方向性変換後データと、
・記憶装置200の補助データ記憶部203に格納された一方向性変換された補助データと、
から、暗号文減算部502に入力された二つの暗号データc1とc2にそれぞれ対応する平文m1とm2のハミング距離が予め定められた所定値以下であるか否かを出力する。
 制御部504は、データ秘匿装置300と、データ照合装置500とがデータをやり取りする際の通信を制御する。
 識別子出力部505は、
識別子管理部201が暗号文記憶部202、及び補助データ記憶部203にデータ出力命令を出した識別子と、
一致判定部503が出力した照合結果と、
を入力とし、一致判定部503が照合(一致)したと判定した場合には、識別子管理部201から入力された識別子を出力する。
 次に実施形態2の動作について図4の流れ図を参照して説明する。データ登録フェイズと、暗号文照合フェイズの二つのフェイズに大別される。ここで、データ登録フェイズは、登録データ生成装置100に入力データを入力し、入力データを暗号化し、補助データとともに記憶装置200に登録するフェイズであり、暗号文照合フェイズは、データ秘匿装置300に入力された入力データを暗号化し、その際に生成された暗号データ、及び補助データと近い(ハミング距離の小さい)平文となる記憶装置200内の暗号データに対応する識別子を出力するフェイズである。データ登録フェイズは実施形態1の動作と同じであるため、説明は省略する。
 暗号文照合フェイズにおいては、はじめに入力データがデータ秘匿装置300の暗号化部に入力される(図4のステップC1)。
 次に、データ秘匿装置300の鍵生成部302が、入力データの秘匿に用いる鍵を生成し、データ秘匿装置300の暗号化部301及び補助データ生成部303に出力する(図4のステップC2)。
 次に、データ秘匿装置300の暗号化部301は、ステップC1で入力された入力データと、ステップC2で入力された鍵とから、入力データを暗号化した暗号データを計算し、データ照合装置500の暗号文減算部502に入力する(図4のステップC3)。
 次に、データ照合装置500の全データ要求部501から、記憶装置200の識別子管理部201に識別子が入力される。入力された識別子に対応する暗号データが、記憶装置200の暗号文記憶部202から、データ照合装置500の暗号文減算部502に入力される。また、入力された識別子に対応する補助データが、記憶装置200の補助データ記憶部203から、一致判定部503に入力される(図4のステップC4)。
 記憶装置200の暗号文記憶部202と、データ秘匿装置300の暗号化部301とから暗号文を入力されたデータ照合装置500の暗号文減算部502は、入力された二つの暗号データの差を、データ照合装置500の一致判定部503に出力する(図4のステップC5)。
 次に、データ照合装置500の制御部504によって制御された、記憶装置200の補助データ記憶部203と、データ秘匿装置300の補助データ生成部303とが、協調して通信を行うことにより、記憶装置200の補助データ記憶部203と、データ秘匿装置300の補助データ生成部303とから、それぞれ補助データが、データ照合装置500の一致判定部503に入力される。データ照合装置500の暗号文減算部502から二つの暗号データの差を入力し、記憶装置200の補助データ記憶部203から変換後補助データと、データ秘匿装置300の補助データ生成部303から補助データと、を入力したデータ照合装置500の一致判定部503は、まず、前記二つの暗号データの差と、該補助データとから、途中データを生成し、データ照合装置500の一方向性変換部506に出力する(図4のステップC6)。
 データ照合装置500の一方向性変換部506は、データ照合装置500の一致判定部503から出力された途中データを受けると、該途中データを一方向性変換した変換後途中データを生成し、データ照合装置500の一致判定部503に出力する(図4のステップC7)。
 データ照合装置500の一致判定部503は、データ照合装置500の一方向性変換部506から出力された前記変換後途中データと、データ秘匿装置300の補助データ生成部303からの前記補助データから、ステップC1でデータ照合装置500の暗号文減算部502に入力された暗号データの平文と、ステップC4でデータ照合装置500の暗号文減算部502に入力された暗号データの平文とのハミング距離が予め定められた所定値以下となるか否かを判定する(図4のステップC8)。
 ステップC8の結果が照合と判断された場合は、データ照合装置500の識別子出力部505は、ステップC4で記憶装置200の識別子管理部201に入力された識別子を出力する(図4のステップC9)。
 ステップC4からステップC9の処理は、記憶装置200の識別子管理部201で管理される、記憶装置200に格納された、全ての識別子(暗号データ、補助データ)に関して繰り返される。
 なお、図3の各装置100、200、300、500を一つのコンピュータシステム上に実装してもよいし、あるいは各装置を単体として構成してもよい。あるいは、各装置100、200、300、400内の各部をそれぞれ一つの単体装置で構成してもよい。図1の各装置の各部の処理を、コンピュータで実行されるプログラムによって実現するようにしてもよい。本発明によれば、該プログラムを記録した記録媒体(半導体メモリ、磁気/光ディスク)が提供される。以下、より具体的な実施例に即して説明する。
<実施例1>
 次に、本発明の実施例1について図1を参照して詳細に説明する。実施例1は、前記実施形態1の一具体例である。
 データ登録フェイズでは、まず入力データとして、Nビットのバイナリ列Zが登録データ生成装置100の暗号化部101に入力される。
 次に、登録データ生成装置100の鍵生成部102が、鍵(Kビットの乱数)Sを生成し、暗号化部101及び登録補助データ生成部103に出力する。
 次に、暗号化部101は、入力されたKビットの鍵Sを二元BCH符号で符号化したNビットの符号語Cと、Nビットの入力データZとの排他的論理和をとったNビットの暗号データW1を計算し(次式(1))、記憶装置200の暗号文記憶部202に格納する。
W1 = C (+) Z       ・・・(1)
 ただし、(+)はビット毎の排他的論理和(bitwise exclusive OR)を表す。ここで用いる二元BCH符号は、Kビットデータを入力しNビットデータ(N>K)を出力する符号であり、任意の相異なる符号語は、少なくともd以上のハミング距離を有することが保証されるものとする。
 次に、入力データZと、鍵Sと、暗号データW1とを、登録補助データ生成部103に入力し、登録補助データ生成部103は、例えば一方向性変換部104により、次式(2)に従って補助データW2を計算する。
W2 = h((c, S) (+) h(W1, R))     ・・・(2)
 但し、上式(2)において、
cは、Kビットの定数である。
Rは、Nビットの乱数(繰り返し利用される可能性の低いデータ)である。
 (c, S)は内積を表す。すなわち、(A, B)は、二つのK = (m*k)ビットデータA及びBをkビットごとに分割したベクトルとみなした時の、AとBの内積を表す(演算はガロア拡大体GF(2k)上で行うものとする)。
(+)はビット毎の排他的論理和を表す。
hは、出力がkビットとなる暗号学的ハッシュ関数(一方向性ハッシュ関数:例えばSHA-256等)とする。
 ここで、H(x, y, z)を次式(3)で表される関数として定義する。
H(x, y, z) = (c, x) (+) h(y, z)       ・・・(3)
 H(x, y, z)は次式(4)を満足する。
H(a1, b1, c1) (+) H(a2, b2, c2) = H(a1 (+) a2, b1, c1) (+) h(b2, c2)    ・・・(4)
 また、ビット(K-k)の乱数rに対して、
h(W1, N) ∥ r       ・・・(5)
をBCH符号で誤り訂正符号化した符号語データをC3とし(但し、∥は、ビットの連結(concatenation)を表す演算記号である)、C3とZから、登録補助データ生成部103は、補助データW3を次式(6)に従って計算する。
W3 = C3 (+) Z        ・・・(6)
 登録補助データ生成部103は、上式(2)、(6)で求めた(W2, W3)の組を、補助データとして、補助データ記憶部203に登録する。
 以上の処理で、記憶装置200に入力されたデータには、識別子管理部201で一意な識別子が割り振られ、後に、割り振られた識別子での呼び出しが可能となる。
 以降、識別子iと関連付けられた暗号データW1と、補助データW2とW3をそれぞれW1[i]、W2[i]、W3[i]と表す。
 暗号文照合フェイズにおいては、はじめに指定データ照合装置400の識別子保持部401に識別子iが入力される。入力された識別子iに対応する暗号データW1[i]が、記憶装置200の暗号文記憶部202から読み出され、暗号文減算部402に入力される。また、入力された識別子iに対応する補助データW2[i]、W3[i]が、記憶装置200の補助データ記憶部203から読み出され、指定データ照合装置400の一致判定部403に入力される。
 次に、Nビットのバイナリ列入力データZ'(照合するデータ)がデータ秘匿装置300の暗号化部301に入力される。
 次に、データ秘匿装置300の鍵生成部302は、入力データZ'の秘匿に用いる鍵(Kビットの乱数)S'を生成し、データ秘匿装置300の暗号化部301及び補助データ生成部303に出力する。
 データ秘匿装置300の暗号化部301は、鍵生成部302から入力された鍵S'を二元BCH符号で誤り訂正符号化した符号語C'と、入力データZ'との排他的論理和をとった暗号データW1'を計算する(次式(7))。データ秘匿装置300の暗号化部301は、暗号データW1'を指定データ照合装置400の暗号文減算部402に入力する。
W1' = C' (+) Z'    ・・・(7)
 指定データ照合装置400の暗号文減算部402は、データ秘匿装置300の暗号化部301からの暗号データW1'と、記憶装置200の暗号文記憶部202からの識別子iに対応する暗号データW1[i]とを入力し、入力した二つの暗号データW1'とW1[i]の差(排他的論理和)(次式(8))を計算する。指定データ照合装置400の暗号文減算部402は、計算した二つの暗号データの差を一致判定部403に出力する。
W1' (+) W1[i]      ・・・(8)
 次に、指定データ照合装置400の制御部404が乱数nsと、予め定められた群Gの要素(生成元)gに対して
g_s = g**ns      ・・・(9)
を計算する。式(9)において、g**nsは、群G上でのgのns乗を表すものとする(**は冪乗演算子)。なお、群とは、
1.結合則 (∀a, b, c∈Gに対して(a・b)・c=a・(b・c)、
2.単位元の存在 (∃e∈G,∀a∈Gに対してa・e=e・a=a),
3.逆元の存在 (∀a∈Gに対して∃b∈G、a・b=b・a=e)
の規則を満たす2項演算・を持った集合をいう。ここで、群Gは乗法に関して巡回群となり、pを素数として、位数pの乗法群Zp(=Z/pZ)からなり、g**nsの値は素数pを法(modulo)とする剰余(mod p)で与えられる。
 指定データ照合装置400の制御部404は、W3[i]とg_sを、データ秘匿装置300の補助データ生成部303に出力する。
 次に、データ秘匿装置300の補助データ生成部303は、W3[i]と入力データZ'の排他的論理和をとった値(次式(10))に、二元BCH符号の復号処理を適用し、復号結果であるh'を得る。
W3[i] (+) Z'    ・・・ (10)
 データ秘匿装置300の補助データ生成部303は、鍵S'、暗号データW1'、h'、g、g_s、乱数ncから、次式(11a)、(11b)に基づいて、W2'とg_cをそれぞれ計算し、指定データ照合装置400の一致判定部403に出力する。
W2' = H(S', W1', g_s**nc) (+) h'   ・・・(11a)
g_c = g**nc             ・・・(11b)
 次に、指定データ照合装置400の一致判定部403は、入力した二つの暗号データW1'とW1[i]の差(次式(12))に、二元BCH符号の復号処理を適用し、二つの暗号データW1'とW1[i]の差の復号結果であるTを計算する。
W1' (+) W1[i]     ・・・(12)
 そして、指定データ照合装置400の一方向性変換部405は、二つの暗号データW1'とW1[i]の差の復号結果TとW1'とg_c**nsを用いて計算したH(T, W1', g_c**ns)と、式(11a)で求めたW2'との排他的論理和演算結果
H(T, W1', g_c**ns) (+) W2'
のハッシュ値を計算する(次式(13))。
h(H(T, W1', g_c**ns) (+) W2')  ・・・(13)
 次に、指定データ照合装置400の一致判定部403が、式(13)で計算したハッシュ値と、補助データW2[i]とが等しいか否か、すなわち、次の等式(14)が成り立つか否かをチェックする。
W2[i] = h(H(T, W1', g_c**ns) (+) W2')   ・・・(14)
 指定データ照合装置400の一致判定部403は、等式(14)が成立する場合には、W1[i]の元のデータ(平文)と、入力データ(平文)Z'のハミング距離がd以下であると判定する。一方、等式(14)が成立しない場合には、指定データ照合装置400の一致判定部403は、W1[i]の元のデータ(平文)と入力データ(平文)Z'のハミング距離がdを超えると判定し、判定結果を出力する。なお、上記BCH符号化は、任意の相異なる符号語のハミング距離が少なくともdを超える値とされている。
 データ秘匿装置300の補助データ生成部303で生成する補助データW2' = H(S', W1', g_s**nc) (+) h'におけるg_s**nc(=(g**ns)**nc)(=R')と、指定データ照合装置400の一致判定部403でのg_c**ns(=(g**nc)**ns)を、例えば公知のDiffie-Hellman鍵共有法によって、指定データ照合装置400の一致判定部403と、データ秘匿装置300の補助データ生成部303との双方で生成されるようにしてもよい。 
<実施例2>
 次に、実施例2について図3を参照して詳細に説明する。実施例2は、前記実施形態2の一具体例である。
 データ登録フェイズでは、まず入力データとして、Nビットのバイナリ列Zが登録データ生成装置100の暗号化部101に入力される。
 次に、登録データ生成装置100の鍵生成部102が、Kビットの乱数Sを生成し、暗号化部101及び登録補助データ生成部103に出力する。
 次に、暗号化部101は、入力された鍵Sを二元BCH符号で符号化した符号語Cと、入力データZとの排他的論理和を取った暗号データW1を計算し、暗号文記憶部202に格納する。ここで用いる二元BCH符号は、Kビットデータを入力し、Nビットデータを出力する符号であり、任意の相異なる符号語は、少なくともd以上のハミング距離を有することが保証されるものとする。
 次に、入力データZと、鍵Sと、暗号データW1とを、登録データ生成装置100の登録補助データ生成部103に入力する。登録補助データ生成部103は、一方向性変換部104により、次式(15)に従って、補助データW2を計算する。
W2 = h((c, S) (+) h(W1, R))    ・・・(15)
 但し、上式(15)において、
cは、Kビットの定数である。
Rは、乱数(繰り返し利用される可能性の低いデータ)である。
(A,B)は、二つのK=(m*k)ビットデータA及びBをkビットごとに分割したベクトルとみなした時の、AとBの内積を表す(演算はガロア拡大体GF(2)上で行うものとする。
(+)はビット毎の排他的論理和を表す。
hは、出力がkビットとなる暗号学的ハッシュ関数(例えばSHA-256等)とする。
 また、H(x, y, z) を式(16)で表される関数として定義する(上式(3)と同一)。
H(x, y, z) = (c, x) (+) h(y, z)       ・・・(16)
 K-kビットの乱数rに対し
h(W1, N) ∥r         ・・・(17)
をBCH符号で符号化した符号語データをC3とし(但し、∥は、ビットの連結を表す記号である)、C3とZから、登録データ生成装置100の登録補助データ生成部103は、補助データW3を、次式(18)を用いて計算する。
W3 = C3 (+) Z         ・・・(18)
 登録補助データ生成部103は、以上によって生成した(W2、W3)の組を補助データとして、補助データ記憶部203に登録する。
 以上の処理で、記憶装置200に入力されたデータには識別子管理部201で一意な識別子が割り振られ、後に振り振られた識別子での呼び出しが可能となる。以降、識別子iと関連付けられたW1、W2、W3をそれぞれW1[i]、W2[i]、W3[i]と表す。
 暗号文照合フェイズにおいては、はじめに入力データZ'(照合するデータ)がデータ秘匿装置300の暗号化部301に入力される。
 次に、データ秘匿装置300の鍵生成部302が、入力データZ'の秘匿に用いる鍵S'(Kビットの乱数)を生成し、データ秘匿装置300の暗号化部301及び補助データ生成部303に出力する。
 データ秘匿装置300の暗号化部301は、入力された鍵S'を二元BCH符号で符号化した符号語C'と、入力データZ'との排他的論理和をとった暗号データW1'を計算する(次式(19))。
W1' = C' (+) Z'         ・・・(19)
 データ秘匿装置300の暗号化部301は、計算した暗号データW1'をデータ照合装置500の暗号文減算部502に入力する。
 次に、データ照合装置500の全データ要求部501から、記憶装置200の識別子管理部201に識別子iが入力される。入力された識別子iに対応する暗号データW1[i]が記憶装置200の暗号文記憶部202から読み出され、データ照合装置500の暗号文減算部502に入力される。また、識別子iに対応する補助データW2[i]、W3[i]が記憶装置200の補助データ記憶部203から読み出され、データ照合装置500の一致判定部503に入力される。
 記憶装置200の暗号文記憶部202からの暗号データW1[i]と、データ秘匿装置300の暗号化部301からの暗号データW1'とを入力したデータ照合装置500の暗号文減算部502は、入力した二つの暗号データW1'とW1[i]の差(次式(20))を、データ照合装置500の一致判定部503に出力する。
W1' (+) W1[i]         ・・・(20)
 次に、データ照合装置500の制御部504が、乱数nsと予め定められた群Gの要素gに対して
g_s = g**ns          ・・・(21)
を計算し、データ秘匿装置300の補助データ生成部303に出力する。
 次に、データ秘匿装置300の補助データ生成部303は、
S'=S1' (+) S2'        ・・・(22)
を満たすS1'とS2'をランダムに選ぶ。
 データ秘匿装置300の補助データ生成部303は、次式(23a)、(23b)に基づいて、W2'とg_cを計算する。
W2' = H(S1', W1', g_s**nc)         ・・・(23a)
g_c = g**nc                 ・・・(23b)
 次に、データ秘匿装置300の補助データ生成部303は、内積(c, S2')と乱数r'をビット連結したデータである
(c, S2') ∥ r'       ・・・(24)
を二元BCH誤訂正符号化したC3とZ'から、補助データW3'を、
W3' = C3 (+) Z'     ・・・(25)
により計算し、W1'、W2'、W3'、g_cを、データ照合装置500の一致判定部503に出力する。
 次に、データ照合装置500の一致判定部503は、入力された暗号データの差
W1' (+) W1[i]        ・・・(26)
に二元BCH符号の復号処理を適用し、二つの暗号データW1とW1[i]の差の復号結果であるTを計算する。
 さらに、データ照合装置500の一致判定部503は、補助データW3[i]とW3'(式(25))の排他的論理和
W3[i] (+) W3'       ・・・(27)
に二元BCH符号の復号処理を適用し、補助データ'W3[i] (+) W3'の復号結果であるw3を計算する。
 データ照合装置500の一致判定部503は、二つの暗号データの差の復号結果Tと、W1'、及び、g_c**nsとを用いて計算したH(T, W1', g_c**ns)と、W2'とw3を、一方向性変換部506に出力する。
 データ照合装置500の一方向性変換部506は、二つの暗号データの差の復号結果TとW1'、g_c**nsとを用いて計算したH(T, W1', g_c**ns)と、W2'とw3のビット毎の排他的論理和演算結果
H(T, W1', g_c**ns) (+) W2' (+) w3
のハッシュ値(次式(28))を計算する。
h(H(T, W1', g_c**ns) (+) W2' (+) w3)・・・(28)
 データ照合装置500の一致判定部503は、式(28)の計算結果が、W2[i]と等しいか否か、すなわち、等式(29)が成立するか否かをチェックする。
W2[i] = h(H(T, W1', g_c**ns) (+) W2' (+) w3)      ・・・(29)
 等式(29)が成立する場合に、データ照合装置500の識別子出力部505は、W1[i]の元のデータとZ'のハミング距離がd以下であると判定し、識別子iを出力する。等式(29)が成立しない場合、ハミング距離はdを超えるもの判定し、識別子iは出力しない。
 以上の操作を、記憶装置が管理している全ての識別子iに対して実行し、入力データZ'とのハミング距離がd以下となるような元データを有する全ての識別子を出力する。
 実施例2においても、実施例1と同様、 データ秘匿装置300の補助データ生成部303で生成する補助データW2' = H(S', W1', g_s**nc) (式(23a))におけるg_s**nc(=(g**ns)**nc)(=R')と、データ照合装置500の一致判定部503でのg_c**ns(=(g**nc)**ns)を、例えば公知のDiffie-Hellman鍵共有法によって、データ照合装置500の一致判定部503と、データ秘匿装置300の補助データ生成部303との双方で生成されるようにしてもよい。 
 実施例1、2の適用例として、生体情報を保護した認証が挙げられる。以下その概略を説明する。
 データ登録フェイズにおける入力データと、暗号文照合フェイズにおける入力データを、指紋や静脈等から取得した生体情報としてもよい。この場合、生体情報を秘匿(暗号化)したまま、記憶装置に格納された暗号化された生体データと、データ秘匿装置から送出された暗号化された生体データとが同一人物から採取したものであるか否かを、二つの入力データのハミング距離が予め定められた所定値以下となるか否かにより判定することが可能となり、認証を行うことが可能となる。生体情報は、常に安定して同一のデータが取得できるわけではない。しなしながら、同じ人物から取得されるデータが類似している(ハミング距離が小さいデータが取得できる)と仮定できる。このため、本発明は、例えば生体認証に適用して好適とされる(ただし、適用対象は生体認証に制限されない)。
 なお、上記の特許文献、非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
10 暗号文照合システム(装置)
11、12 暗号化手段(ユニット)
13 記憶装置
14 補助データ生成手段(ユニット)
14h、15h 一方向性変換手段(ユニット)
15 照合判定手段(ユニット)
100、100’ 登録データ生成装置
101 暗号化部
102 鍵生成部
103 登録補助データ生成部
104 一方向性変換部
200 記憶装置
201 識別子管理部
202 暗号文記憶部
203 補助データ記憶部
300、300’ データ秘匿装置
301 暗号化部
302 鍵生成部
303 補助データ生成部
400 指定データ照合装置
401 識別子保持部
402 暗号文減算部
403 一致判定部
404 制御部
405 一方向性変換部
500 データ照合装置
501 全データ要求部
502 暗号文減算部
503 一致判定部
504 制御部
505 識別子出力部
506 一方向性変換部

Claims (10)

  1.  入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成する手段と、
     前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、
     前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、
     前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する手段と、
     を含む、ことを特徴とする暗号文照合システム。
  2.  前記入力データの平文に対して暗号化する鍵を線形性を有する誤り訂正符号で符号化した符号語と前記平文との排他的論理和を前記暗号文とし、
     前記記憶装置に登録された前記暗号文と前記照合対象の入力データの前記暗号文に関する前記第1及び第2の補助データの各補助データを、それぞれ、対応する前記鍵と定数との内積と、対応する前記暗号文に基づくビット列に対する暗号学的ハッシュ関数の出力と、の排他的論理和を一方向性変換した結果に基づき算出する、ことを特徴とする請求項1記載の暗号文照合システム。
  3.  登録データ生成装置と、
     記憶装置と、
     データ秘匿装置と、
     指定データ照合装置と、
     を備え、
     前記登録データ生成装置は、
     固定長の入力データと鍵を入力とし、前記入力データを前記鍵で暗号化した暗号文であって、
     平文1を鍵1で暗号化した暗号文1と平文2を鍵2で暗号化した暗号2文との和が、前記平文1と前記平文2の和を前記鍵1と前記鍵2の和で暗号化した暗号文に、等しいという関係を満たす暗号文を出力する第1の暗号化部と、
     前記第1の暗号化部に入力する前記鍵を生成する第1の鍵生成部と、
     前記入力データと、前記第1の鍵生成部で生成された前記鍵とを入力とし、前記第1の暗号化部によって出力された前記第1の暗号文が、前記データ秘匿装置によって出力される第2の暗号文と、平文のハミング距離が予め定められた所定値以下であることを検証するための前記第1の補助データを出力する登録補助データ生成部と、
     前記登録補助データ生成部から出力される前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換したデータを出力する一方向性変換部と、
     を備え、
     前記記憶装置は、
     前記登録データ生成装置の前記第1の暗号化部が出力する、一または複数の前記第1の暗号文を格納する暗号文記憶部と、
     前記登録データ生成装置の前記登録補助データ生成部が出力する、一つ又は複数の前記第1の補助データを格納する補助データ記憶部と、
     前記指定データ照合装置から識別子を入力とし、前記暗号文記憶部と前記補助データ記憶部とに対して、前記識別子に対応する前記暗号文と前記第1の補助データとをそれぞれ出力させる識別子管理部と、
     を備え、
     前記データ秘匿装置は、
     固定長の入力データと鍵を入力とし、前記入力データを前記鍵で暗号化した暗号文であって、平文1を鍵1で暗号化した暗号文1と平文2を鍵2で暗号化した暗号2文との和が、前記平文1と前記平文2の和を前記鍵1と前記鍵2の和で暗号化した暗号文に、等しいという関係を満たす暗号文を出力する第2の暗号化部と、
     前記第2の暗号化部に入力する前記鍵を生成する第2の鍵生成部と、
     前記入力データと、前記第2の鍵生成部で生成された前記鍵とを入力とし、前記第2の暗号化部によって出力された前記第2の暗号文が、前記登録データ生成装置の前記第1の暗号化部によって出力された前記第1の暗号文と、平文のハミング距離が予め定められた所定値以下であることを検証するための前記第2の補助データを出力する補助データ生成部と、
     を備え、
     前記指定データ照合装置は、
     識別子を入力し、前記識別子を前記記憶装置の前記識別子管理部に出力し、前記識別子に対応する暗号文と補助データとを出力するように前記識別子管理部に指示する識別子保持部と、
     前記データ秘匿装置の前記第2の暗号化部から出力される前記第1の暗号文と、前記記憶装置の前記暗号文記憶部から読み出された前記暗号文と、を入力とし、入力した二つの前記暗号文の差分を出力する暗号文減算部と、
     前記暗号文減算部から出力される前記第1、第2の暗号文の差分と、
     前記記憶装置の前記補助データ記憶部から読み出された前記第1の補助データと、
     前記データ秘匿装置の前記補助データ生成部から出力される前記第2の補助データと、
     を入力とし、
     前記暗号文減算部から出力される前記第1、第2の暗号文の差分と、前記データ秘匿装置の前記補助データ生成部から出力される前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換部に送付し、
     前記一方向性変換部が前記途中データに応じて生成した一方向性変換後データと、
     前記記憶装置の前記補助データ記憶部に格納された、一方向性変換された前記第1の補助データの一つと、
     が等しいか否かで、前記第1、第2の暗号文の差分に対応する平文のハミング距離が予め定められた所定値以下であるか否かを判定する一致判定部と、
     前記一致判定部が計算した前記途中データを入力とし、前記途中データを一方向性変換した結果を出力する前記一方向性変換部と、
     前記データ秘匿装置と前記指定データ照合装置との間のデータのやりとりを制御する制御部と、
     を備える、ことを特徴とする請求項1記載の暗号文照合システム。
  4.  登録データ生成装置と、
     記憶装置と、
     データ秘匿装置と、
     データ照合装置と、
     を備え、
     前記登録データ生成装置は、
     固定長の入力データと、鍵を入力とし、前記入力データを前記鍵で暗号化した暗号文であって、
     平文1を鍵1で暗号化した暗号文1と平文2を鍵2で暗号化した暗号2文との和が、前記平文1と前記平文2の和を前記鍵1と前記鍵2の和で暗号化した暗号文に、等しいという関係を満たす暗号文を出力する第1の暗号化部と、
     前記第1の暗号化部に入力する前記鍵を生成する第1の鍵生成部と、
     前記入力データと、前記第1の鍵生成部で生成された前記鍵を入力とし、前記第1の暗号化部によって出力された第1の暗号文が、前記データ秘匿装置によって出力される第2の暗号文と、平文のハミング距離が予め定められた値以下であることを検証するための前記第1の補助データを出力する登録補助データ生成部と、
     前記登録補助データ生成部から出力される前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換したデータを出力する一方向性変換部と、
     を備え、
     前記記憶装置は、
     前記登録データ生成装置の前記第1の暗号化装置が出力する一又は複数の暗号文を格納する暗号文記憶部と、
     前記登録データ生成装置の前記登録補助データ生成部が出力する一又は複数の補助データを格納する補助データ記憶部と、
     前記データ照合装置から識別子を入力とし、前記暗号文記憶部と、前記補助データ記憶部とに前記識別子に対応する暗号文と補助データとをそれぞれ出力させる識別子管理部と、
     を備え、
     前記データ秘匿装置は、
     固定長の入力データと鍵を入力とし、前記入力データを前記鍵で暗号化した暗号文であって、
     平文1を鍵1で暗号化した暗号文1と平文2を鍵2で暗号化した暗号2文との和が、前記平文1と前記平文2の和を前記鍵1と前記鍵2の和で暗号化した暗号文に、等しいという関係を満たす暗号文を出力する第2の暗号化部と、
     前記第2の暗号化部に入力する前記鍵を生成する第2の鍵生成部と、
     前記入力データと、前記第2の鍵生成部で生成された前記鍵と、を入力とし、前記第2の暗号化部によって出力された第2の暗号文が、前記登録データ生成装置の前記第1の暗号化部によって出力される第1の暗号文と、平文のハミング距離が予め定められた所定値以下であることを検証するための前記第2の補助データを出力する補助データ生成部と、
     前記補助データ生成部から出力された前記第2の補助データの少なくとも1部を一方向性変換したデータを出力する一方向性変換部と、
     を備え、
     前記データ照合装置は、
     識別子出力部からの命令により、前記記憶装置内に格納されている全てのデータを逐次的に読み出す命令を識別子管理部に入力する全データ要求部と、
     前記データ秘匿装置の前記第2の暗号化部から出力される前記第2の暗号文と、前記記憶装置内の前記暗号文記憶部に格納される前記第1の暗号文とを入力とし、入力した前記第1、第2の暗号文の差分を出力する暗号文減算装部と、
     前記暗号文減算部から出力される前記第1、第2の暗号文の差分と、
     前記記憶装置の前記補助データ記憶部から読み出された前記第1の補助データと、
     前記データ秘匿装置の前記補助データ生成部から出力される前記第2の補助データと、
     を入力とし、
     前記暗号文減算部から出力される前記第1、第2の暗号文の差分と、前記データ秘匿装置の前記補助データ生成部から出力される前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換部に送付し、
     前記一方向性変換部が前記途中データに応じて生成した一方向性変換後データと、
     前記記憶装置の前記補助データ記憶部に格納された、一方向性変換された前記第1の補助データの一つと、
     が等しいか否かで、前記第1、第2の暗号文の差分に対応する平文のハミング距離が予め定められた所定値以下であるか否かを判定する一致判定部と、
     前記一致判定部が計算した前記途中データを入力とし、前記途中データを一方向性変換した結果を出力する前記一方向性変換部と、
     前記一致判定部が計算した途中データを入力とし、途中データを一方向性変換した結果を出力する前記一方向性変換部と、
     前記一致判定部からの判定結果の出力と、前記識別子管理部の出力とを入力とし、前記一致判定部が、平文のハミング距離が予め定められた所定値以下と判定したデータに対応する識別子を出力する前記識別子出力部と、
     前記データ秘匿装置と、前記データ照合装置との間のデータのやりとりを制御する制御部と、
     を備える、ことを特徴とする請求項1記載の暗号文照合システム。
  5.  前記第1、第2の暗号化部が、前記鍵と、前記入力データの平文に対して、前記鍵を、線形性を有する誤り訂正符号で符号化し、誤り訂正符号化結果である符号語と、前記平文とのベクトル上の和を計算した結果を、前記暗号文として出力する、ことを特徴とする請求項3又は4記載の暗号文照合システム。
  6.  前記登録データ生成装置の前記登録補助データ生成部が出力する前記第1の補助データが、
     前記登録データ生成装置の前記第1の暗号化部に入力された鍵をS、
     前記第1の暗号化部が出力した暗号文をW1、
     繰り返し利用される可能性の低いデータをRとして、式
     h((c,S)(+)h(W1,R))
    (但し、cは定数、(x、y)はベクトルx、yの内積を表し(c,S)はcとSの内積、hは暗号学的ハッシュ関数、(+)はビット毎の排他的論理和である)
    によって計算されるデータを含み、
     前記データ秘匿装置の前記補助データ生成部が出力する前記第2の補助データが、
     前記データ秘匿装置の前記第2の暗号化部に入力された鍵をS’、
     前記第2の暗号化部が出力した暗号文をW1’、
     繰り返し利用される可能性の低いデータをR’として、式
     (c,S’)(+)h(W1’,R’)
    によって計算されるデータ
     を含む、ことを特徴とする請求項3又は4記載の暗号文照合システム。
  7.  前記R’が、Diffie-Hellman鍵共有法によって、前記指定データ照合装置又は前記データ照合装置の前記一致判定部と、前記データ秘匿装置の前記補助データ生成部の双方で生成される、ことを特徴とする請求項6記載の暗号文照合システム。
  8.  請求項1乃至7のいずれか1項に記載の暗号文照合システムを備え、前記登録データ生成装置、前記データ秘匿装置に入力される入力データが、生体情報によって生成され、前記データ秘匿装置を介して前記指定データ照合装置又は前記データ照合装に入力されたデータが、記憶装置に格納されたデータと一致するか否かを判定することによって生体認証を行う、ことを特徴とする生体認証システム。
  9.  入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、平文のハミング距離を用いて照合を検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成し、
     前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、
     前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、
     前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する、ことを特徴とする暗号文照合方法。
  10.  入力データを暗号化して記憶装置に登録される第1の暗号文と、照合対象の入力データを暗号化した第2の暗号文に対して、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との間の平文のハミング距離が、予め定められた所定値以下であることを検証するための第1、第2の補助データをそれぞれ生成する処理と、
     前記第1の補助データの少なくとも一部を一方向性変換し、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文との差分と、前記第2の補助データとに基づき生成される途中データを一方向性変換し、前記途中データを一方向性変換した結果と、一方向性変換した前記第1の補助データとを用いて、前記第1の暗号文と前記第2の暗号文の前記差分に対応する平文のハミング距離が前記予め定められた所定値以下であるか否か判定する処理と、
     をコンピュータに実行させるプログラム。
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