WO2017122393A1 - 秘匿検索システム、秘匿検索方法及び秘匿検索プログラム - Google Patents

秘匿検索システム、秘匿検索方法及び秘匿検索プログラム Download PDF

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WO2017122393A1
WO2017122393A1 PCT/JP2016/079421 JP2016079421W WO2017122393A1 WO 2017122393 A1 WO2017122393 A1 WO 2017122393A1 JP 2016079421 W JP2016079421 W JP 2016079421W WO 2017122393 A1 WO2017122393 A1 WO 2017122393A1
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WO
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search
encryption
storage unit
keyword
management
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PCT/JP2016/079421
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English (en)
French (fr)
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健一郎 早坂
豊 川合
貴人 平野
義博 小関
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/60—Protecting data
    • G06F21/602—Providing cryptographic facilities or services
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    • G06F21/62—Protecting access to data via a platform, e.g. using keys or access control rules
    • G06F21/6218—Protecting access to data via a platform, e.g. using keys or access control rules to a system of files or objects, e.g. local or distributed file system or database
    • G06F21/6227—Protecting access to data via a platform, e.g. using keys or access control rules to a system of files or objects, e.g. local or distributed file system or database where protection concerns the structure of data, e.g. records, types, queries
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/10—File systems; File servers
    • G06F16/14—Details of searching files based on file metadata
    • G06F16/148—File search processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords

Definitions

  • the present invention relates to a secret search system, a secret search method, and a secret search program.
  • Secure search is a technology that can search files with encryption.
  • cloud storage that can be used inexpensively and without any hassle is becoming common.
  • the secret search is a technique that can achieve both safety and functionality because an encrypted file can be searched without being decrypted.
  • the search is realized using two encrypted keywords.
  • the first is an encryption keyword associated with the encrypted file, which will be referred to as an encryption tag hereinafter.
  • the second is a keyword obtained by encrypting a keyword used for search, and hereinafter referred to as an encrypted query or a search query.
  • a search query is used for this set of encryption tags to find a matching encryption tag without decryption, so that the stored file or search keyword information is not exposed. Realize.
  • the secret search includes a method using deterministic encryption for generating the same ciphertext for the same search keyword and a method using probabilistic encryption for generating a different ciphertext even with the same search keyword.
  • a secret search using deterministic encryption with a definite search query it is possible to obtain a distribution of search keywords while being encrypted, so that there is a possibility that a keyword is inferred from the distribution bias. For this reason, a confidential search using probabilistic encryption with probabilistic search queries is more secure than a confidential search using deterministic encryption.
  • a secret search with a probable search query has a problem that the search process is slower than a secret search with a definite search query.
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 as speed-up methods of the confidential search with a probable search query.
  • the search query is a definite method for speeding up a secret search
  • Non-Patent Document 1 describes a method for speeding up a re-search using the fact that a search query is deterministic.
  • Non-Patent Document 2 discloses a method of constructing an encryption tag that is resistant to a frequency analysis attack even if a search query is generated by deterministic encryption.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 a deterministic value that depends on a search keyword is included in an encryption query, and a deterministic value is similarly added to a set of encryption tags so that the search target encryption tag can be changed. Limited, speeding up the search process.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 a deterministic value depending on a search keyword is included in a search query, and a deterministic value is similarly added to a set of encryption tags.
  • the search query and the encryption tag include deterministic values that depend on the search keyword. Therefore, it cannot be said that the search query is probabilistic, and there is safety instead of speeding up the search processing. There is a problem of lowering.
  • An object of the present invention is to provide a secret search system capable of embedding information for speeding up a search process in a probabilistic search query.
  • the secret search system is: An encryption tag having a management storage unit, which is a storage device, and generated by executing encryption using stochastic encryption with respect to encrypted data in which stored data is encrypted and related keywords associated with the stored data And a management device that stores the encryption tag and the encrypted data in association with each other in the management storage unit, When a search keyword for searching the encrypted data stored in the management storage unit is acquired, deterministic information uniquely determined from the search keyword is calculated, and a probability encryption is performed using the deterministic information for the search keyword.
  • a search device that generates a search query by performing encryption of a scheme and transmits the search query to the management device; The management device If the search query is received from the search device, does the search keyword obtained by decrypting the search query match a related keyword obtained by decrypting the encryption tag stored in the management storage unit? Determine whether or not.
  • a search device when a search device acquires a search keyword, it calculates deterministic information that is uniquely determined from the search keyword, and encrypts the stochastic cryptosystem while embedding the deterministic information in the search keyword. Since the search query is generated by executing the above, the encryption tag can be searched using a search query that is probabilistic and includes deterministic information for speeding up the search process. Play.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a confidential search system 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a key generation device 200 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a registration device 300 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a search device 400 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a management device 500 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a flowchart of key generation storage processing S110 of the secret search system 100 according to the first embodiment.
  • the flowchart of registration process S120 of the secret search system 100 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a flowchart of search processing S130 of the secret search system 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of keyword encryption processing in step S802 of the search device 400 according to Embodiment 1.
  • the flowchart of deletion process S140 of the secret search system 100 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. The block diagram of the modification of the key generation apparatus 200 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. The block diagram of the modification of the registration apparatus 300 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a configuration diagram of a modification of the search device 400 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a modified example of the management apparatus 500 according to the first embodiment.
  • the block diagram of the confidential search system 100a which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. The block diagram of the registration apparatus 300a which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 The block diagram of the search device 400a which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 2 The block diagram of the management apparatus 500a which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. The flowchart of registration process S120a of the secret search system 100a which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 2 The flowchart of search process S130a of the secret search system 100a which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. The flowchart of keyword encryption process S802a of search process S130a which concerns on Embodiment 2.
  • the secret search system 100 includes a key generation device 200, a registration device 300, a search device 400, and a management device 500.
  • the key generation device 200, the plurality of registration devices 300, the plurality of search devices 400, and the management device 500 are connected via the network 101.
  • the network 101 is a communication path that connects the key generation device 200, the plurality of registration devices 300, the plurality of search devices 400, and the management device 500.
  • the network 101 is the Internet or a LAN (Local Area Network), and other types of networks may be used.
  • the key generation device 200 is a PC (Personal Computer).
  • the key generation device 200 creates a key used for encryption, and transmits the key to the registration device 300, the search device 400, and the management device 500 via the network 101. This key may be transmitted directly by a method such as mailing.
  • the registration device 300 is a PC.
  • the registration device 300 encrypts the storage data stored in the management device 500 and the related keywords associated with the storage data to generate encrypted data and an encryption tag.
  • the storage data is also referred to as a storage file.
  • the encrypted data is also called an encrypted file.
  • the registration device 300 is a computer that operates as a registration terminal that registers the generated encrypted data and the encrypted tag in the management device 500.
  • the registration device 300 also functions as a deletion request device. That is, the registration device 300 requests the management device 500 to delete the encrypted data and the encryption tag stored in the management device 500.
  • the encrypted data and the encrypted tag are also referred to as stored encrypted data.
  • the search device 400 is a PC.
  • the search device 400 functions as a search request device.
  • the search device 400 transmits a search query in which a search keyword used for the search is encrypted to the management device 500, and requests a collation between the search query and the encrypted tag.
  • the management apparatus 500 is a computer having a large-capacity storage medium.
  • the management device 500 functions as a storage device for stored encrypted data. That is, if there is a request for storing the encrypted data and the encrypted tag from the registration device 300, the management device 500 stores them.
  • the management device 500 also functions as a search device. That is, if there is a search request from the search device 400, the management device 500 collates the set of encryption tags with the search query and transmits the search result to the search device 400.
  • the management device 500 also functions as a deletion device. That is, if there is a request for deletion of the encrypted data and the encryption tag, that is, the stored encrypted data, from the registration device 300, the management device 500 deletes the stored stored encrypted data.
  • Any two or more of the key generation device 200, the registration device 300, and the search device 400 may be included in the same PC at the same time.
  • the key generation device 200 is a computer.
  • the key generation device 200 includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit) 910, a storage device 920, an input interface 930, an output interface 940, and a communication device 950.
  • the storage device 920 includes a memory 921 and an auxiliary storage device 922.
  • the key generation device 200 includes a parameter reception unit 201, a key generation unit 202, a transmission unit 209, and a key generation storage unit 250 as functional configurations.
  • the functions of the parameter reception unit 201, the key generation unit 202, and the transmission unit 209 in the key generation device 200 are referred to as “unit” functions of the key generation device 200.
  • the function of “unit” of the key generation device 200 is realized by software.
  • the key generation storage unit 250 is realized by the memory 921.
  • the key generation storage unit 250 stores data used by each unit of the key generation device 200.
  • the parameter receiving unit 201 receives the parameter ⁇ .
  • the key generation unit 202 receives the parameter ⁇ received from the parameter reception unit 201 and generates a key K1 and a key K2 for encrypting or decrypting data.
  • the transmission unit 209 transmits the key K1 generated by the key generation unit 202 to the registration device 300 and the search device 400. In addition, the transmission unit 209 transmits the key K2 to the search device 400 and the management device 500.
  • registration device 300 is a computer.
  • the registration device 300 includes hardware such as a CPU 910, a storage device 920, an input interface 930, an output interface 940, and a communication device 950.
  • the storage device 920 includes a memory 921 and an auxiliary storage device 922.
  • the registration apparatus 300 includes a reception unit 301, a key storage unit 302, an input unit 311, an encryption unit 312, a transmission unit 319, and a registration storage unit 350 as functional configurations.
  • the functions of the reception unit 301, the key storage unit 302, the input unit 311, the encryption unit 312, and the transmission unit 319 in the registration device 300 are referred to as “unit” functions of the registration device 300.
  • the function of “part” of the registration apparatus 300 is realized by software.
  • the registration storage unit 350 is realized by the memory 921.
  • the registration storage unit 350 stores data used by each unit of the registration apparatus 300.
  • the receiving unit 301 receives the key K1 transmitted from the key generation device 200.
  • the key storage unit 302 stores the key K1 received from the reception unit 301 in the registration storage unit 350.
  • the input unit 311 receives the stored data D, the stored data name ID (D), and the set W (D) of related keywords w associated with the stored data D, which are input from the data registrant, via the input interface 930. Further, the input unit 311 receives a deletion request 339 for deleting the storage data D.
  • the encryption unit 312 receives the key K1 from the key storage unit 302, receives the storage data D, the storage data name ID (D), and the set W (D) of related keywords w from the input unit 311 and uses the key K1.
  • the stored data D and the related keyword set W (D) are encrypted.
  • the encryption unit 312 generates a set R (D) of the first random numbers r used for encryption.
  • the stored data D encrypted using the key K1 is assumed to be encrypted data E (D).
  • a set W (D) of related keywords w stochastically encrypted using the key K1 and the set R (D) of the first random number r is set as a set C (D) of encryption tags c.
  • the encryption unit 312 stores the stored data name ID (D), a set C (D) of the encryption tag c (ID (D), C (D)), and a set R ( D).
  • (ID (D), C (D)) may be written as stored encrypted data.
  • the stored data name ID (D) is associated with the encrypted data E (D).
  • the stored encrypted data (ID (D), C (D)) is the set C (D) of the encrypted data E (D) and the encrypted tag c associated with the stored data name ID (D).
  • a set of related keywords w may be written as a related keyword W (D), a set of first random numbers r as a first random number R (D), and a set of encryption tags c may be written as an encryption tag C (D).
  • the transmission unit 319 transmits the stored encrypted data (ID (D), C (D)) received from the encryption unit 312 to the management apparatus 500.
  • the set R (D) of the first random number r received from the encryption unit 312 is transmitted to the search device 400.
  • the transmission unit 319 transmits the deletion request 339 received from the input unit 311 to the management apparatus 500.
  • search device 400 is a computer.
  • the search device 400 includes hardware such as a CPU 910, a storage device 920, an input interface 930, an output interface 940, and a communication device 950.
  • the storage device 920 includes a memory 921 and an auxiliary storage device 922.
  • the search device 400 includes a receiving unit 401, an input unit 411, an encryption unit 412, a transmission unit 419, a key storage unit 421, an auxiliary information storage unit 422, a search result output unit 439, as functional configurations.
  • a search storage unit 450 is a computer.
  • the search device 400 includes hardware such as a CPU 910, a storage device 920, an input interface 930, an output interface 940, and a communication device 950.
  • the storage device 920 includes a memory 921 and an auxiliary storage device 922.
  • the search device 400 includes a receiving unit 401, an input unit 411, an encryption unit 412, a transmission unit 419, a key storage unit 421, an
  • the receiving unit 401, the input unit 411, the encryption unit 412, the transmission unit 419, the key storage unit 421, the auxiliary information storage unit 422, and the search result output unit 439 in the search device 400 are described.
  • the function is referred to as a “part” function of the search device 400.
  • the function of “part” of the search device 400 is realized by software.
  • the search storage unit 450 is realized by the memory 921.
  • the search storage unit 450 stores data used by each unit of the search device 400.
  • the receiving unit 401 receives the key K1 and the key K2 transmitted from the key generation device 200, the set R (D) of the first random numbers r transmitted from the registration device 300, or the search transmitted from the management device 500.
  • the result I (s) is received.
  • the key storage unit 421 stores the key K1 and the key K2 received from the reception unit 401 in the search storage unit 450.
  • the input unit 411 receives the search keyword s and the definitive instruction f input from the data searcher.
  • the deterministic instruction f is specifically a flag and is also called a high-speed index creation flag.
  • the auxiliary information storage unit 422 stores the set R (D) of the first random numbers r received from the reception unit 401 in the search storage unit 450.
  • R a set of all first random numbers accumulated in the search storage unit 450 by the auxiliary information storage unit 422 is written as R.
  • the auxiliary information storage unit 422 stores the search history information 451 in the search storage unit 450. That is, the auxiliary information storage unit 422 receives the definitive instruction f and deterministic information t of the search keyword s from the encryption unit 412, and receives the search result I (s) of the search keyword s from the reception unit 401.
  • the auxiliary information storage unit 422 accumulates deterministic information t in the search history information 451 when it can be confirmed that the management apparatus 500 has created high-speed index information 554 described later.
  • the auxiliary information storage unit 422 does nothing if it cannot be confirmed that the high-speed index information 554 has been created.
  • a set of all deterministic information t accumulated in the search history information 451 of the search storage unit 450 by the auxiliary information storage unit 422 is written as T.
  • the deterministic information t of the search keyword s is an identifier that has a one-to-one correspondence with the search keyword s.
  • the deterministic information t is calculated by a technique such as a hash function.
  • the deterministic information t is also referred to as a definite value.
  • the encryption unit 412 receives the keys K1 and K2 from the key storage unit 421, the first random number set R and the deterministic information set T from the auxiliary information storage unit 422, and the search keyword s and the deterministic instruction f from the input unit 411. Receive.
  • the encryption unit 412 outputs the deterministic information t of the search keyword or the search query Q (s) to the transmission unit 419.
  • the transmission unit 419 transmits the deterministic information t or the search query Q (s) received from the encryption unit 412 to the management apparatus 500 via the communication apparatus 950.
  • the search result output unit 439 outputs the search result to the data searcher via the output interface 940 based on the search result I (s) received from the receiving unit 401.
  • management device 500 is a computer.
  • the management device 500 includes hardware such as a CPU 910, a storage device 920, an input interface 930, an output interface 940, and a communication device 950.
  • the storage device 920 includes a memory 921 and an auxiliary storage device 922.
  • the management apparatus 500 includes a receiving unit 501, a key storage unit 511, a data storage unit 521, a high-speed verification unit 531, a verification unit 502, a transmission unit 509, and a management storage unit 550 as functional configurations.
  • the functions of the reception unit 501, the key storage unit 511, the data storage unit 521, the high-speed verification unit 531, the verification unit 502, and the transmission unit 509 in the management device 500 are described as “ Part function.
  • the function of “unit” of the management apparatus 500 is realized by software.
  • the management storage unit 550 is realized by the memory 921.
  • the management storage unit 550 stores data used by each unit of the management device 500.
  • the receiving unit 501 receives the key K2 transmitted from the key generation device 200, the stored encrypted data (ID (D), C (D)) transmitted from the registration device 300, the deletion request 339, and the transmission device 400. Deterministic information t or search query Q (s) is received.
  • the key storage unit 511 stores the key K2 received from the reception unit 501 in the management storage unit 550.
  • the data storage unit 521 stores the stored encrypted data (ID (D), C (D)) received from the reception unit 501 in the management storage unit 550. If necessary, the data storage unit 521 may store information such as the transmitted date and time together with the stored encrypted data (ID (D), C (D)).
  • the data storage unit 521 deletes the stored encrypted data (ID (D), C (D)) stored in the management storage unit 550 based on the deletion request 339 received from the reception unit 501.
  • the stored encrypted data (ID (D), C (D)) is stored encrypted data 551
  • the encrypted data E (D) is encrypted data 552
  • the set C ( D) may be described as an encryption tag 553.
  • the high-speed collation unit 531 is a high-speed index that can quickly retrieve the search result I (s) using the deterministic information t as a key for the deterministic information t received from the collation unit 502 and the search result I (s).
  • Information 554 is generated and the high-speed index information 554 is stored in the management storage unit 550. Further, the high-speed collation unit 531 retrieves the search result I (s) corresponding to the deterministic information t received from the reception unit 501 from the management storage unit 550 using the high-speed index information 554, and retrieves it to the transmission unit 509. Output the result I (s).
  • the collation unit 502 includes the search query Q (s) received from the reception unit 501, the key K2 received from the key storage unit 511, and all the stored encrypted data (ID (D), C (D) received from the data storage unit 521. )), A search result I (s) is generated and output to the transmission unit 509. If the search result I (s) is not an empty set, the matching unit 502 outputs the deterministic information t and the search result I (s) to the high-speed matching unit 531.
  • the transmission unit 509 transmits the search result I (s) received from the verification unit 502 or the high-speed verification unit 531 to the search device 400.
  • the CPU 910 is connected to other hardware via a signal line, and controls these other hardware.
  • the CPU 910 is an IC (Integrated Circuit) that performs processing.
  • the CPU 910 is also referred to as a processor.
  • the storage device 920 includes an auxiliary storage device 922 and a memory 921.
  • the auxiliary storage device 922 is a ROM (Read Only Memory), a flash memory, or an HDD (Hard Disk Drive).
  • the memory 921 is a RAM (Random Access Memory).
  • the storage unit of each device included in the secret search system 100 that is, the key generation storage unit 250, the registration storage unit 350, the search storage unit 450, and the management storage unit 550 are realized by the memory 921, but the auxiliary storage device 922 and the memory 921 are included. It may be realized by both.
  • the input interface 930 is a port connected to an input device such as a mouse, a keyboard, or a touch panel. Specifically, the input interface 930 is a USB (Universal Serial Bus) terminal. The input interface 930 may be a port connected to a LAN (Local Area Network).
  • the output interface 940 is a port to which a cable of a display device such as a display is connected. Specifically, the output interface 940 is a USB terminal or a HDMI (registered trademark) (High Definition Multimedia Interface) terminal.
  • the display is specifically an LCD (Liquid Crystal Display).
  • the communication device 950 includes a receiver that receives data and a transmitter that transmits data.
  • the communication device 950 is specifically a communication chip or a NIC (Network Interface Card).
  • the auxiliary storage device 922 stores a program that realizes the function of “unit” of each device of the secret search system 100. This program is loaded into the memory, read into the CPU 910, and executed by the CPU 910.
  • the auxiliary storage device 922 also stores an OS (Operating System). At least a part of the OS is loaded into the memory, and the CPU 910 executes a program that realizes the function of “unit” while executing the OS.
  • OS Operating System
  • Each device of the secret search system 100 may include only one CPU 910 or may include a plurality of CPUs 910.
  • a plurality of CPUs 910 may execute a program that realizes the function of “unit” in cooperation.
  • Information, data, signal values, and variable values indicating the processing results of “unit” are stored in an auxiliary storage device, memory, or a register or cache memory in the CPU 910.
  • the program for realizing the function of “part” may be stored in a portable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a Blu-ray (registered trademark) disk, or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the secret search program 620 is a program that implements the functions described as “parts” of each device of the secret search system 100.
  • a secret search program product is a storage medium and storage device on which a program that realizes the function described as “part” is recorded, and is a computer-readable program regardless of the appearance format. Is what you are loading.
  • the secret search process S100 includes a key generation / storage process S110, a registration process S120, a search process S130, and a deletion process S140.
  • Steps S601 to S609 in FIG. 6 are processes executed by the key generation device 200, the registration device 300, the search device 400, and the management device 500.
  • Steps S601 to S603 are key generation processing S112 executed by the key generation device 200.
  • Steps S604 to S605 are a key generation process S113 executed by the registration apparatus 300.
  • Steps S606 to S607 are key generation processing S114 executed by the search device 400.
  • Steps S608 to S609 are key generation processing S115 executed by the management apparatus 500.
  • step S ⁇ b> 601 the parameter receiving unit 201 of the key generation device 200 receives the parameter ⁇ via the communication device 950 of the key generation device 200.
  • step S602 the key generation unit 202 of the key generation device 200 receives the parameter ⁇ received by the parameter reception unit 201 of the key generation device 200 in step S601, and generates a key K1 and a key K2.
  • step S603 the transmission unit 209 of the key generation device 200 receives the key K1 and the key K2 generated by the key generation unit 202 of the key generation device 200 in step S602 and inputs the key K1 to the registration device 300 and the search device 400. Send.
  • the transmission unit 209 of the key generation device 200 transmits the key K2 to the search device 400 and the management device 500.
  • step S ⁇ b> 604 the reception unit 301 of the registration device 300 receives the key K ⁇ b> 1 transmitted by the transmission unit 209 of the key generation device 200 in step S ⁇ b> 603 via the communication device 950 of the registration device 300.
  • step S605 the key storage unit 302 of the registration apparatus 300 stores the key K1 received by the reception unit 301 of the registration apparatus 300 in step S604.
  • step S606 the reception unit 401 of the search device 400 receives the key K1 and the key K2 transmitted by the transmission unit 209 of the key generation device 200 in step S603 via the communication device 950 of the search device 400.
  • step S607 the key storage unit 421 of the search device 400 stores the keys K1 and K2 received by the reception unit 401 of the search device 400 in step S606.
  • step S608 the reception unit 501 of the management apparatus 500 receives the key K2 transmitted by the transmission unit 209 of the key generation apparatus 200 in step S603 via the communication apparatus 950 of the management apparatus 500.
  • step S609 the key storage unit 511 of the management apparatus 500 stores the key K2 received by the reception unit 501 of the management apparatus 500 in step S608.
  • the key generation / storage process S110 of the secret search system 100 ends. Since the keys K1 and K2 are secret information, the key storage unit 302 and the key storage unit 421 need to be stored strictly so that the keys K1 and K2 do not leak outside.
  • Steps S701 to S708 in FIG. 7 are processes executed by the registration device 300, the search device 400, and the management device 500.
  • Steps S701 to S704 are encryption processing S123 executed by the registration apparatus 300.
  • Steps S705 to S706 are the first random number storage process S124 executed by the search device 400.
  • Steps S707 to S708 are data storage processing S125 executed by the management apparatus 500.
  • the registration device 300 In the encryption process S123 of the registration device 300, the registration device 300 generates a first random number R (D) and uses the first random number R (D) to encrypt the related keyword W (D) using the probability encryption method. To generate an encryption tag C (D). In addition, the registration device 300 transmits the encryption tag C (D) and the encrypted data E (D) obtained by encrypting the storage data D to the management device 500. In addition, the registration device 300 transmits the first random number R (D) to the search device 400. This will be specifically described below.
  • step S ⁇ b> 701 the input unit 311 of the registration device 300 sets the stored data D, the stored data name ID (D), and the related keyword w associated with the stored data D input from the data registrant from the keyboard, mouse, or storage device. W (D) is received. If there is no input of the storage data name ID (D) from the data registrant, the input unit 311 may assign the storage data name ID (D) of the input storage data D as a random number, or other storage An integer value greater than 0 may be assigned in order so as not to overlap with the data storage data name.
  • step S702 the encryption unit 312 of the registration apparatus 300 receives the key K1 stored in the key storage unit 302 in step S605.
  • the encryption unit 312 receives the storage data D, the storage data name ID (D), and the set W (D) of related keywords w that are input to the input unit 311 in step S701. Then, the encryption unit 312 performs the following processing.
  • the encryption unit 312 sets one of the elements of the set W (D) of the related keywords w as the related keyword w.
  • E is a common key cryptosystem such as AES (Advanced Encryption Standard), a message authentication code such as HMAC (Hash-based Message Authentication Code), and a hash function such as SHA (Secure Hash Algorithm) -256.
  • AES Advanced Encryption Standard
  • HMAC Hash-based Message Authentication Code
  • SHA Secure Hash Algorithm
  • the ciphertext calculated for all the related keywords w that is, a set of encryption tags c is written as C (D).
  • a set of all first random numbers r generated at this time is written as R (D).
  • the encryption unit 312 generates the stored encrypted data (ID (D), C (D)) and the set R (D) of the first random number r.
  • step S ⁇ b> 703 the transmission unit 319 of the registration apparatus 300 transmits the stored encrypted data (ID (D), C (D)) generated in step S ⁇ b> 702 to the management apparatus 500.
  • step S704 the transmission unit 319 of the registration device 300 transmits the set R (D) of the first random numbers r generated in step S702 to the search device 400.
  • step S705 of the first random number storage process S124 of the search device 400 the reception unit 401 of the search device 400 receives the set R (D) of the first random numbers r transmitted from the transmission unit 319 of the registration device 300 in step S704. Received via the communication device 950 of the search device 400.
  • the auxiliary information storage unit 422 of the search device 400 stores the set R (D) of the first random numbers r received by the reception unit 401 in step S705.
  • a set of all the first random numbers r accumulated in the auxiliary information storage unit 422 is written as R.
  • the management apparatus 500 uses the probability encryption method for the encrypted data E (D) obtained by encrypting the storage data D and the related keyword W (D) associated with the storage data D.
  • the encryption tag C (D) generated by executing the encryption is received.
  • the management device 500 associates the encrypted tag C (D) (encrypted tag 553) with the encrypted data E (D) (encrypted data 552), and stores the stored encrypted data (ID (D), C (D)) Stored in the management storage unit 550 as (stored encrypted data 551). This will be specifically described below.
  • step S707 the reception unit 501 of the management apparatus 500 uses the stored encrypted data (ID (D), C (D)) transmitted from the transmission unit 319 of the registration apparatus 300 in step S703 as the communication apparatus of the management apparatus 500. Receive via 950.
  • step S708 the data storage unit 521 of the management apparatus 500 stores the stored encrypted data (ID (D), C (D)) received by the reception unit 501 in step S707 in the management storage unit 550.
  • the stored encrypted data (ID (D), C (D)) includes the encrypted data E (D) associated with the stored data name ID (D) and the encrypted tag C (D). It is a pair.
  • Steps S801 to S811 in FIG. 8 are processes executed by the search device 400 and the management device 500.
  • Steps S801 to S803 are search query generation processing S134 executed by the search device 400.
  • Steps S804 to S808 are determination processing S135 executed by the management apparatus 500.
  • Steps S809 to S811 are result output processing S136 executed by the search device 400.
  • the search device 400 acquires the search keyword s for searching the encrypted data E (D) stored in the management storage unit 550.
  • the search device 400 calculates deterministic information t that is uniquely determined from the search keyword s, and executes the encryption of the stochastic cryptosystem using the deterministic information t for the search keyword s, thereby obtaining the search query Q (s). Generate. Then, the search device 400 transmits the search query Q (s) to the management device 500. This will be specifically described below.
  • step S801 the input unit 411 of the search device 400 receives the search keyword s and the definitive instruction f input from the keyboard, mouse, or storage device by the data searcher.
  • the deterministic instruction f instructs whether or not the deterministic information t is used when encrypting the search keyword s, and is specifically a flag.
  • the definitive instruction f is also called a high-speed index creation flag.
  • using deterministic information t when encrypting the search keyword s means embedding deterministic information t, which is information effective for high-speed search, in the search query Q (s).
  • the search device 400 acquires the deterministic instruction f, and when instructed to use the deterministic information t by the deterministic instruction f, executes the encryption of the stochastic cryptosystem using the deterministic information t for the search keyword s. To do. In addition, when the deterministic instruction f indicates that the deterministic information t is not used, the search device 400 executes probability encryption encryption without using deterministic information for the search keyword s.
  • step S802 the encryption unit 412 of the search device 400 sets the key R1 and the key K2 stored in the key storage unit 421 in step S607, and the set R of the first random numbers r stored in the auxiliary information storage unit 422 in step S706. , And the set T of deterministic information t managed by the auxiliary information storage unit 422, the search keyword s and the deterministic instruction f input to the input unit 411 in step S801.
  • the encryption unit 412 performs the following processing using the received data.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the keyword encryption processing in step S802 of search device 400 according to the present embodiment.
  • the search device 400 calculates the deterministic information t by executing the encryption of the definite encryption method for the search keyword s.
  • step S ⁇ b> 402 after calculating the deterministic information t, the encryption unit 412 determines whether the calculated deterministic information t is accumulated in the search storage unit 450. When the calculated deterministic information t is accumulated in the search storage unit 450 (YES in S402), the encryption unit 412 transmits the deterministic information t to the management apparatus 500.
  • the encryption unit 412 confirms whether or not the calculated deterministic information t is included in the set T.
  • the encryption unit 412 outputs the calculated deterministic information t to the transmission unit 419 (step S403).
  • step S404 the encryption unit 412 performs a search if the deterministic information t is not accumulated in the search storage unit 450 (NO in S402), that is, if the calculated deterministic information t is not included in the set T.
  • the query Q (s) is transmitted to the management apparatus 500.
  • the encryption unit 412 generates the search query Q (s) as follows.
  • the encryption unit 412 generates a second random number, and uses the second random number, the first random number R received from the registration device 300, and the deterministic information t to encrypt the search keyword s using the probability encryption method. Execute.
  • represents bit string concatenation.
  • a set of the generated ciphertext qi is written as Q (s).
  • a set Q (s) of ciphertext q is called a search query.
  • the search query Q (s) is output to the transmission unit 419 (step S405).
  • the definitive instruction f and deterministic information t are output to the auxiliary information storage unit 422.
  • qi E (ki, 0 ⁇
  • step S406 the transmission unit 419 transmits the deterministic information t or the search query Q (s) to the management apparatus 500.
  • step S802 the process of step S802 is complete
  • step S803 the transmission unit 419 of the search device 400 transmits the deterministic information t or the search query Q (s) generated by the encryption unit 412 in step S802 to the management device 500.
  • the search query generation process S134 of the search device 400 ends, and the process proceeds to step S804.
  • the management device 500 receives the search query Q (s) from the search device 400, the search keyword s obtained by decrypting the search query Q (s) is stored in the management storage unit 550. It is determined whether or not it matches the related keyword w obtained by decrypting the stored encryption tag C (D). When the search keyword s obtained by decrypting the search query Q (s) matches the related keyword w obtained by decrypting the encryption tag C (D), the management apparatus 500 encrypts the tag C (D).
  • the search result I (s) including the encrypted data E (D) corresponding to is transmitted to the search device 400 and the deterministic information t obtained by decrypting the search query Q (s) and the encryption tag C (D ) Corresponding to the encrypted data E (D) and stored in the management storage unit 550.
  • the management device 500 acquires the encrypted data E (D) corresponding to the deterministic information t from the management storage unit 550, and acquires the acquired encrypted data E (D).
  • the search result I (s) including it is transmitted to the search device 400. This will be specifically described below.
  • step S804 the reception unit 501 of the management device 500 receives the deterministic information t or the search query Q (s) transmitted from the transmission unit 419 of the search device 400 in step S803.
  • step S804a when the receiving unit 501 receives the search query Q (s), the process proceeds to step 805.
  • the receiving unit 501 receives the deterministic information t, the process proceeds to step 807.
  • step S805 when the information received by the receiving unit 501 in step S804 is the search query Q (s), the collation unit 502 of the management apparatus 500 stores the key K2 stored in the key storage unit 511 in step S609, step S708.
  • the following processing is performed on all the stored encrypted data (ID (D), C (D)) stored by the data storage unit 521.
  • the collation unit 502 prepares an empty search result I (s).
  • the collation unit 502 performs the following processing for all the stored encrypted data (ID (D), C (D)) and the search query Q (s). Match determination is performed as follows for any pair (c, q) of all elements c of the encryption tag C (D) and all elements q of the search query Q (s).
  • adding the storage data name ID (D) to the search result I (s) includes the encrypted data E (D) associated with the storage data name ID (D) in the search result I (s).
  • the search keyword s obtained by decrypting the search query Q (s) matches the related keyword w obtained by decrypting the encryption tag C (D) stored in the management storage unit 550. This is a process for determining whether or not.
  • the collation unit 502 outputs the search result I (s) to the transmission unit 509 when the search result I (s) is an empty set, that is, when YES in step S805a. If the search result I (s) is not an empty set, that is, if NO in Step 805a, the collation unit 502 outputs m1 as the deterministic information t and the search result I (s) to the high-speed collation unit 531.
  • step S806 the high-speed collation unit 531 of the management device 500 uses the deterministic information t obtained by decrypting the search query Q (s) and the encrypted data E (D) corresponding to the encrypted tag C (D).
  • the information is stored in the management storage unit 550 in association.
  • the high-speed collation unit 531 receives the deterministic information t and the search result I (s) received from the collation unit 502 in step S805.
  • the high-speed collation unit 531 stores in the management storage unit 550 high-speed index information 554 that can retrieve the search result I (s) at high speed using the deterministic information t as a key.
  • the high-speed index information 554 is realized by using a hash table.
  • step S807 if the information received by the receiving unit 501 in step S804 is deterministic information t, the high-speed collation unit 531 of the management apparatus 500 receives the deterministic information t from the receiving unit 501.
  • the high-speed collation unit 531 extracts the corresponding search result I (s) from the high-speed index information 554 for the received deterministic information t, and outputs I (s) to the transmission unit 509. If there is no search result I (s) corresponding to the received deterministic information t, the high-speed collation unit 531 outputs an empty set to the transmission unit 509 as I (s).
  • step S808 the transmission unit 509 of the management device 500 transmits the search result I (s) received from the collation unit 502 or the high-speed collation unit 531 to the search device 400. This is the end of the determination process S135 of the management apparatus 500, and the process proceeds to step S809.
  • the search device 400 when the search device 400 receives the search result I (s) from the management device 500, the deterministic information t is accumulated in the search storage unit 450. This will be specifically described below.
  • step S809 the reception unit 401 of the search device 400 receives the search result I (s) transmitted by the transmission unit 509 of the management device 500 in step S808.
  • step S810 the auxiliary information storage unit 422 of the search device 400 receives the deterministic information t and the deterministic instruction f of the search keyword s generated by the encryption unit 412 in step S802.
  • the auxiliary information storage unit 422 receives the search result I (s) for the search keyword s received by the receiving unit 401 in step S809, and performs the following processing.
  • the auxiliary information storage unit 422 stores the deterministic information t in the search storage unit 450. Further, when the search result I (s) is an empty set, that is, there is no encrypted data E (D) with respect to the search query Q (s), the deterministic information t is already stored in the search storage unit by the auxiliary information storage unit 422. When the information is stored in 450, the auxiliary information storage unit 422 deletes the stored definitive information t.
  • step S811 the search result output unit 439 of the search device 400 outputs the search result to the display via the output interface 940 based on the search result I (s) received from the reception unit 401.
  • the search result output unit 439 outputs the storage data name ID (D) of the encrypted data E (D) to the display.
  • the search result output unit 439 outputs information indicating that the search using the search keyword s has failed to the display.
  • the search process of the secret search system 100 ends.
  • Steps S901 to S904 in FIG. 10 are processes executed by the registration apparatus 300 and the management apparatus 500.
  • Steps S901 to S902 are executed by the registration apparatus 300.
  • Steps S903 to S904 are executed by the management apparatus 500.
  • the management apparatus 500 receives the deletion request 339 for deleting the encrypted data 552 stored in the management storage unit 550, and includes the encrypted data 552 from the management storage unit 550 based on the deletion request 339.
  • the stored encrypted data 551 is deleted. This will be specifically described below.
  • step S ⁇ b> 901 the input unit 311 of the registration apparatus 300 receives a deletion request 339 including a deletion data name for the stored encrypted data to be deleted from the data registrant.
  • the deletion request 339 may be the deletion data name itself.
  • the deletion request 339 may be anything as long as it can specify the stored encrypted data corresponding to the encrypted data 552.
  • the transmission unit 319 of the registration apparatus 300 transmits the deletion request 339 input to the input unit 311 in step S901 to the management apparatus 500.
  • the reception unit 501 of the management apparatus 500 receives the deletion request 339 transmitted from the transmission unit 319 of the registration apparatus 300 in step S902.
  • step S904 the data storage unit 521 and the high-speed collation unit 531 of the management apparatus 500 delete the stored encrypted data 551 stored based on the deletion data name included in the deletion request received by the reception unit 501 in step S903. To do.
  • step S904 the deletion process S140 of the confidential search system 100 ends.
  • each device of the secret search system 100 is realized by software, but as a modification, the function of each device of the secret search system 100 may be realized by hardware. A modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a key generation apparatus 200 according to a modification example of the present embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a registration apparatus 300 according to a modification example of the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a search device 400 according to a modification of the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a management apparatus 500 according to a modification example of the present embodiment.
  • each device of the secret search system 100 includes a processing circuit 909 instead of the CPU 910 and the storage device 920.
  • the processing circuit 909 is a dedicated electronic circuit that realizes the function of the “unit” of each device described above and the storage unit of each device. Specifically, the processing circuit 909 includes a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA (Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field). -Programmable Gate Array).
  • the function of “unit” of each device of the confidential search system 100 may be realized by one processing circuit 909 or may be realized by being distributed to a plurality of processing circuits 909.
  • the function of the “unit” of each device of the confidential search system 100 and the storage unit of each device may be realized by a combination of software and hardware.
  • some functions of each device may be realized by dedicated hardware, and the remaining functions may be realized by software.
  • the CPU 910, the storage device 920, and the processing circuit 909 are collectively referred to as a “processing circuit”. That is, regardless of the configuration of each device of the confidential search system 100 shown in FIGS. 2 to 5 and 11 to 14, the function of “unit” is realized by the processing circuitry.
  • Part may be read as “Process”, “Procedure” or “Process”. Further, the function of “unit” may be realized by firmware.
  • the secret search system includes an encryption unit of a search device that generates a search query embedded with useful information for performing a search at high speed, a reception unit of a management device that receives the search query, A data storage unit of the management device that stores the encrypted tag in which the related keyword is encrypted, and a verification unit of the management device that extracts a match with the encrypted search keyword from the stored set of encrypted tags.
  • the encryption tag and the search query are generated by probabilistic encryption. Therefore, the encryption tag and the search query do not depend on the definitive information of the related keyword and the search keyword associated with the storage data. Thereby, the encryption tag and the search query have high frequency analysis resistance and high security.
  • the secret search system includes a high-speed collation unit that can quickly retrieve a search result for a search query for a search keyword once searched in the past. Therefore, deterministic information for the search query is extracted only when the search result storage encrypted data exists for the search query, and the search result is retrieved at high speed based on this deterministic information at the next and subsequent searches. It can be taken out. The reason that this deterministic information is extracted only when there is stored encrypted data of the search result is that the search can be speeded up with high security.
  • the secret search system may allow the data searcher to select whether to embed information that speeds up the search, that is, deterministic information, into the search query when generating the search query. it can. Therefore, according to the secret search system according to the present embodiment, the data searcher can select in advance not to embed deterministic information in the search query, which is excellent in functionality.
  • Embodiment 2 FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. In the present embodiment, parts that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
  • a secret search is performed using a counter value instead of the first random number r in the first embodiment.
  • the set R (D) of the first random numbers r is not generated in the encryption process S123a of the registration apparatus 300a. Further, in the search query generation process S134a of the search device 400a, a search query is generated without using the set R (D) of the first random numbers r.
  • the configuration of the confidential search system 100a according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the secret search system 100a includes a key generation device 200, a registration device 300a, a search device 400a, and a management device 500a.
  • FIG. 15 corresponds to FIG. 1 described in the first embodiment. Since the basic configuration and function of the confidential search system 100a are the same as those in FIG. 1 described in the first embodiment, the description thereof is omitted. Next, the configuration and function of each device included in the confidential search system 100a according to the present embodiment will be described.
  • the transmission unit 209 transmits the key K1 generated by the key generation unit 202 to the registration device 300a and the search device 400a, and manages the key K2 with the search device 400a.
  • the key K2 may be a known parameter, and the key K2 may be the same as the key K1. Further, encryption using the key K2 may be replaced with encryption without a key, and encryption using the key K2 may not be performed.
  • Registration device 300a Next, the configuration and function of registration apparatus 300a according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the configuration of registration apparatus 300a according to the present embodiment is the same as that of FIG. 3 described in the first embodiment.
  • the functions different from those of the first embodiment are as follows.
  • the input unit 311 includes a set U of stored data D input from a data registrant, a stored data name set ID of each element D of U, and a set W of related keywords w associated with each element D of U. receive. Further, the input unit 311 receives a deletion request 339 for deleting the storage data D.
  • the stored data name of the stored data D may be expressed as ID (D)
  • the related keyword set associated with the stored data D may be expressed as W (D).
  • the encryption unit 312 receives the key K1 from the key storage unit 302, receives the set U of stored data D, the stored data name set ID, and the set W of related keywords w from the input unit 311, and stores the stored data using the key K1.
  • the stored data D encrypted using the key K1 is assumed to be encrypted data E (D).
  • the related keyword w encrypted using the key K1 is defined as an encryption tag c.
  • a key different from the key K1 may be used to generate the encrypted data E (D). That is, the encryption unit 312 stores the storage data name ID (D) for all the storage data D received from the input unit 311, the storage data name ID (D) of this D, and the related keyword set W (D). And a pair of encryption tags c (ID (D), c) are generated.
  • (ID (D), c) may be written as stored encrypted data.
  • the stored data name ID (D) is associated with the encrypted data E (D). That is, the stored encrypted data (ID (D), c) represents a set of the encrypted data E (D) and the encryption tag c associated with the stored data name ID (D).
  • a set of stored encrypted data (ID (D), c) generated by the encryption unit 312 may be written as an encryption index C.
  • the transmission unit 319 transmits the encrypted index C received from the encryption unit 312 to the management apparatus 500a.
  • the transmission unit 319 transmits the deletion request 339 received from the input unit 311 to the management apparatus 500a.
  • Other functions are the same as those described in the first embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 4 described in the first embodiment. 17 is different from FIG. 4 in the following configuration.
  • Search device 400 according to the present embodiment does not store first random number R in search storage unit 450.
  • Other configurations are the same as those in FIG. In the search device 400, functions different from those of the first embodiment are as follows.
  • the receiving unit 401 receives the key K1 and key K2 transmitted from the key generation apparatus 200 or the search result I (s) transmitted from the management apparatus 500.
  • the auxiliary information storage unit 422 stores the search history information 451 in the search storage unit 450. That is, the auxiliary information storage unit 422 receives the definitive instruction f and deterministic information t of the search keyword s from the encryption unit 412, and receives the search result I (s) of the search keyword s from the reception unit 401. Then, the auxiliary information storage unit 422 accumulates deterministic information t in the search history information 451 when it can be confirmed that the management apparatus 500 has created high-speed index information 554 described later.
  • the auxiliary information storage unit 422 does nothing if it cannot be confirmed that the high-speed index information 554 has been created.
  • a set of all deterministic information t accumulated in the search history information 451 of the search storage unit 450 by the auxiliary information storage unit 422 is written as T.
  • the encryption unit 412 receives the key K1 and the key K2 from the key storage unit 421, the set T of deterministic information t from the auxiliary information storage unit 422, and the search keyword s and the deterministic instruction f from the input unit 411.
  • the encryption unit 412 outputs the deterministic information t of the search keyword or the search query Q (s) to the transmission unit 419.
  • the functions of the reception unit 401, the auxiliary information storage unit 422, and the encryption unit 412 are the same as those in the first embodiment except that the first random number R is not handled. Other functions are the same as those in the first embodiment.
  • Management device 500a Next, the configuration and functions of the management apparatus 500a according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the management apparatus 500a according to the present embodiment is the same as that in FIG. 5 described in the first embodiment.
  • functions different from those in the first embodiment are as follows.
  • the receiving unit 501 receives the key K2 transmitted from the key generation apparatus 200, the encrypted index C or the deletion request 339 transmitted from the registration apparatus 300, the deterministic information t or the search query Q (s) transmitted from the search apparatus 400. Receive.
  • the data storage unit 521 stores the encrypted index C received from the reception unit 501 in the management storage unit 550. Also, the data storage unit 521 deletes the stored encrypted data (ID (D), c) stored in the management storage unit 550 based on the deletion request 339 received from the reception unit 501.
  • the stored encrypted data (ID (D), c) is stored encrypted data 551
  • the encrypted data E (D) is encrypted data 552
  • the encrypted tag c is an encrypted tag 553. There is a case.
  • the collation unit 502 applies the search query Q (s) received from the reception unit 501, the key K ⁇ b> 2 received from the key storage unit 511, and all stored encrypted data (ID (D), c) received from the data storage unit 521.
  • a search result I (s) is generated and output to the transmission unit 509. If the search result I (s) is not an empty set, the matching unit 502 outputs the deterministic information t and the search result I (s) to the high-speed matching unit 531.
  • Other functions are the same as those in the first embodiment.
  • the hardware of each of the key generation device 200, the registration device 300a, the search device 400a, and the management device 500a included in the secret search system 100a according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the secret search process S100 of the secret search system 100a includes a key generation / storage process S110, a registration process S120a, a search process S130a, and a deletion process S140.
  • FIG. 19 is a diagram corresponding to FIG. 7 described in the first embodiment.
  • the same processes as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
  • Steps S701, S702a, and S703 in FIG. 19 are encryption processing S123a executed by the registration apparatus 300a.
  • Steps S707 to S708 are a data storage process S125 executed by the management apparatus 500a.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that step S704 and the first random number storage process S124 from step S705 to step S706 do not exist.
  • the registration device 300a includes a storage data set U, a storage data name ID (D) of each element D of U, and a related keyword set associated with each element D of U. Encryption is performed on W (D), and an encrypted index C is generated. In addition, the registration device 300 transmits the encrypted index C and the encrypted data E (D) to the management device 500a. This will be specifically described below.
  • step S701 the input unit 311 of the registration device 300a sets the stored data D, the stored data name ID (D), and the related keyword w associated with the stored data D input from the data registrant from the keyboard, mouse, or storage device. W (D) is received. If there is no input of the storage data name ID (D) from the data registrant, the input unit 311 may assign the storage data name ID (D) of the input storage data D as a random number, or other storage An integer value greater than 0 may be assigned in order so as not to overlap with the data storage data name.
  • step S702a the encryption unit 312 of the registration apparatus 300a receives the key K1 stored in the key storage unit 302 in step S605.
  • the encryption unit 312 also stores the stored data set U input to the input unit 311 in step S701, the stored data name ID (D) of each element D of U, and the related keyword w of each element D of U. And a set W (D). Then, the encryption unit 312 performs the following processing.
  • One element of the related keyword set W (D) of the stored data D is set as a related keyword w.
  • the storage encryption data which are the elements of the encryption index C are generated as (ID (D), c).
  • j is a value assigned without duplication to w.
  • an encryption tag c E (K1, w, j) is generated for each stored data. Allocate without doing. That is, when considering a set of encryption tags c, the elements of the set are different from each other except a negligible probability.
  • j is a counter value. When j is a counter value, the counter value j is set as an initial value 1 for each keyword w, and 1 is added to j every time an encryption tag c of the same keyword w is generated.
  • j is a hash value of the hash chain.
  • the hash value j is set as an initial value 1 for each keyword w, and j is updated to the hash value of j each time an encryption tag c of the same keyword w is generated.
  • E is an encryption function.
  • E is a common key cryptosystem such as AES (Advanced Encryption Standard), a message authentication code such as HMAC (Hash-based Message Authentication Code), and a hash function such as SHA (Secure Hash Algorithm) -256. It is.
  • the encryption unit 312 of the registration apparatus 300a generates the encrypted index C.
  • the stored encrypted data may be generated using j such that j>
  • step S703 the transmission unit 319 of the registration apparatus 300a transmits the encrypted index C generated in step S702a to the management apparatus 500a.
  • the management device 500a encrypts the encrypted data E (D) obtained by encrypting the stored data D and the related keyword W (D) associated with the stored data D.
  • the encrypted index C generated by the execution is received.
  • the management device 500a stores the encrypted data E (D) and the encrypted index C in the management storage unit 550. This will be specifically described below.
  • step S707 the reception unit 501 of the management apparatus 500a receives the encrypted index C transmitted from the transmission unit 319 of the registration apparatus 300a in step S703 via the communication apparatus 950 of the management apparatus 500a.
  • step S708 the data storage unit 521 of the management device 500a stores the encrypted index C received by the reception unit 501 in step S707 in the management storage unit 550.
  • the encrypted index C is a set of a set of the encrypted data E (D) associated with the stored data name ID (D) and the encryption tag c.
  • FIG. 20 is a diagram corresponding to FIG. 8 described in the first embodiment.
  • the same processes as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
  • Steps S801 to S803 are search query generation processing S134a executed by the search device 400a.
  • Steps S804 to S808 are determination processing S135a executed by the management apparatus 500a.
  • Steps S809 to S811 are result output processing S136 executed by the search device 400a.
  • the search device 400a acquires the search keyword s for searching the encrypted data E (D) stored in the management storage unit 550.
  • the search device 400a calculates deterministic information t that is uniquely determined from the search keyword s, and executes a probabilistic encryption method encryption using the deterministic information t for the search keyword s, thereby obtaining the search query Q (s). Generate. Then, the search device 400 transmits the search query Q (s) to the management device 500. This will be specifically described below.
  • step S801 the input unit 411 of the search device 400a receives the search keyword s and the definitive instruction f input from the keyboard, mouse, or storage device by the data searcher.
  • the deterministic instruction f instructs whether or not the deterministic information t is used when encrypting the search keyword s, and is specifically a flag.
  • the definitive instruction f is also called a high-speed index creation flag.
  • using deterministic information t when encrypting the search keyword s means embedding deterministic information t, which is information effective for high-speed search, in the search query Q (s).
  • the search device 400a obtains the deterministic instruction f, and when instructed to use the deterministic information t by the deterministic instruction f, the search device 400a executes the encryption of the stochastic cryptosystem using the deterministic information t for the search keyword s. To do. Further, when the deterministic instruction f instructs the search device 400a not to use the deterministic information t, the search device 400a performs the encryption of the stochastic cryptosystem without using the deterministic information t for the search keyword s.
  • the processing in step S801 is the same as that in the first embodiment.
  • step S802a the encryption unit 412 of the search device 400a sets the key K1 and the key K2 stored in the key storage unit 421 in step S607 and the set T of deterministic information t managed by the auxiliary information storage unit 422, step In step S801, the search keyword s and the definitive instruction f input to the input unit 411 are received.
  • the encryption unit 412 performs the following processing using the received data.
  • step S402 when the encryption unit 412 calculates the deterministic information t in step S401, the encryption unit 412 determines whether or not the calculated deterministic information t is accumulated in the search storage unit 450. When the calculated deterministic information t is accumulated in the search storage unit 450 (YES in S402), the encryption unit 412 transmits the deterministic information t to the management device 500a. Specifically, the encryption unit 412 confirms whether or not the calculated deterministic information t is included in the set T. When the calculated deterministic information t is included in the set T, the encryption unit 412 outputs the calculated deterministic information t to the transmission unit 419 (step S403).
  • step S404a the encryption unit 412 performs a search when the deterministic information t is not accumulated in the search storage unit 450 (NO in S402), that is, when the calculated deterministic information t is not included in the set T.
  • the query Q (s) is transmitted to the management device 500a.
  • the encryption unit 412 generates the search query Q (s) as follows.
  • represents bit string concatenation.
  • a set of the generated ciphertext qi is written as Q (s).
  • the transmission unit 419 transmits the deterministic information t or the search query Q (s) to the management device 500a.
  • step S802a the process of step S802a is complete
  • step S802a the processing from step S401 to step S403 and from step S405 to step S406 is the same as in the first embodiment.
  • step S803 the transmission unit 419 of the search device 400a transmits the deterministic information t or the search query Q (s) generated by the encryption unit 412 in step S802a to the management device 500a.
  • the search query generation process S134a of the search device 400a is thus completed, and the process proceeds to step S804.
  • the management apparatus 500a when the management apparatus 500a receives the search query Q (s) from the search apparatus 400a, the search keyword s obtained by decrypting the search query Q (s) is stored in the management storage unit 550. It is determined whether or not it matches the related keyword w obtained by decrypting the stored encryption tag c. When the search keyword s obtained by decrypting the search query Q (s) matches the related keyword w obtained by decrypting the encrypted tag c, the management device 500a encrypts the encrypted data corresponding to the encrypted tag c.
  • the search result I (s) including E (D) is transmitted to the search device 400a, and the deterministic information t obtained by decrypting the search query Q (s) and the encrypted data E ( D) is stored in the management storage unit 550 in association with each other.
  • the management device 500a acquires the encrypted data E (D) corresponding to the deterministic information t from the management storage unit 550, and acquires the acquired encrypted data E (D).
  • the search result I (s) including it is transmitted to the search device 400a. This will be specifically described below.
  • step S804 the reception unit 501 of the management device 500a receives the deterministic information t or the search query Q (s) transmitted from the transmission unit 419 of the search device 400 in step S803. In step S804a, it is determined whether it is a search query or deterministic information. If the receiving unit 501 receives the search query Q (s), the process proceeds to step 805a1, and if the receiving unit 501 receives deterministic information t, Goes to step 807.
  • step S805a1 when the information received by the receiving unit 501 in step S804 is the search query Q (s), the collation unit 502 of the management apparatus 500a uses the key K2 stored in the key storage unit 511 in step S609, step S708.
  • the following processing is performed on all the stored encrypted data (ID (D), c) stored by the data storage unit 521.
  • the collation unit 502 prepares an empty search result I (s).
  • the collation unit 502 performs the following processing on all the stored encrypted data (ID (D), c) and the search query Q (s).
  • a match determination is performed as follows for any pair (c, q) of all the encryption tags c included in the encryption index C and all the elements q of the search query Q (s).
  • adding the storage data name ID (D) to the search result I (s) includes the encrypted data E (D) associated with the storage data name ID (D) in the search result I (s).
  • the collation unit 502 outputs the search result I (s) to the transmission unit 509 if the search result I (s) is an empty set, that is, if YES in step S805a. If the search result I (s) is not an empty set, that is, if NO in Step 805a, the collation unit 502 outputs m1 as the deterministic information t and the search result I (s) to the high-speed collation unit 531.
  • the high-speed collation unit 531 of the management device 500a stores the deterministic information t obtained by decoding the search query Q (s) and the search result I (s) in the management storage unit 550 in association with each other. Specifically, the high-speed collation unit 531 receives the deterministic information t and the search result I (s) received from the collation unit 502 in step S805a1. Then, the high-speed collation unit 531 stores in the management storage unit 550 high-speed index information 554 that can retrieve the search result I (s) at high speed using the deterministic information t as a key. Specifically, the high-speed index information 554 is realized by using a hash table.
  • the high-speed collation unit 531 of the management apparatus 500a receives the deterministic information t from the receiving unit 501 when the information received by the receiving unit 501 in step S804 is deterministic information t.
  • the high-speed collation unit 531 extracts the corresponding search result I (s) from the high-speed index information 554 for the received deterministic information t, and outputs I (s) to the transmission unit 509. If there is no search result I (s) corresponding to the received deterministic information t, the high-speed collation unit 531 outputs an empty set to the transmission unit 509 as I (s).
  • step S808 the transmission unit 509 of the management device 500a transmits the search result I (s) received from the verification unit 502 or the high-speed verification unit 531 to the search device 400. This is the end of the determination process S135a of the management apparatus 500a, and the process proceeds to step S809. Note that the processing in step S803, step S804, and step S804a is the same as that in the first embodiment. Further, the processing in step S805a, step S806, step S807, and step S808 is the same as that in the first embodiment.
  • the search device 400a when the search device 400a receives the search result I (s) from the management device 500a, the deterministic information t is accumulated in the search storage unit 450.
  • the result output processing S136 from step S809 to step S811 is the same as in the first embodiment.
  • the search process S130a of the secret search system 100a ends.
  • the deletion process S140 of the confidential search system 100a is the same as the process of FIG. 10 described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the secret search system includes an encryption unit of a search device that generates a search query embedded with information useful for performing a search at high speed, and a reception unit of a management device that receives the search query. Prepare.
  • the secret search system matches the encrypted search keyword from the data storage unit of the management device that stores the encrypted tag in which the related keyword is encrypted and the stored encrypted tag set. And a collation unit of a management device for taking out the data. Therefore, the secret search system according to the present embodiment is probabilistic and can search for an encryption tag using a search query in which deterministic information for accelerating the search process is embedded.
  • the search query is generated by probabilistic encryption.
  • the search query does not depend on definitive information about the search keyword. As a result, the search query has high frequency analysis resistance and high safety.
  • the encryption tag is generated by deterministic encryption.
  • the counter value j is duplicated for the same related keyword w.
  • the encryption tag c for the same related keyword w does not overlap.
  • the ciphertext is always changed by using the counter value, and frequency analysis is avoided.
  • the encryption tag has high frequency analysis resistance and high security.
  • the secret search system includes a key generation device, a registration device, a search device, and a management device, and the case where each device is a single computer has been described.
  • the key generation device and the registration device may be one computer.
  • the search device and the management device may be one computer.
  • all the apparatuses may be realized by one computer.
  • the secret search system may be configured by combining the devices of the secret search system.
  • each device of the secret search system only one of those described as “parts” may be adopted, or some arbitrary combinations may be adopted. That is, the functional block of each device of the secret search system is arbitrary as long as the functions described in the first and second embodiments can be realized. Each device may be configured in any combination of these functional blocks. In addition, each functional block may be configured as an arbitrary block configuration.
  • Embodiment 1 and 2 may implement combining some in Embodiment 1 and 2 partially. Or you may implement partially one invention among these embodiments. In addition, these embodiments may be implemented in any combination as a whole or in part. In addition, said embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict
  • 100 secret search system 101 network, 200 key generation device, 201 parameter reception unit, 202 key generation unit, 209 transmission unit, 250 key generation storage unit, 300 registration device, 301 reception unit, 302 key storage unit, 311 input unit, 312 encryption unit, 319 transmission unit, 350 registration storage unit, 339 deletion request, 400 search device, 401 reception unit, 411 input unit, 412 encryption unit, 419 transmission unit, 421 key storage unit, 422 auxiliary information storage unit, 439 Search result output unit, 450 Search storage unit, 451 Search history information, 500 management device, 501 reception unit, 511 key storage unit, 521 data storage unit, 531 high-speed verification unit, 502 verification unit, 509 transmission unit, 550 management storage Part, 551 stored encrypted data, 552 dark Data, 553 encryption tag, 554 high-speed index information, 610 secret search method, 620 secret search program, 909 processing circuit, 910 CPU, 920 storage device, 930 input interface, 940 output interface, 950 communication device, 921 memory, 922 Auxiliary storage device

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Abstract

管理装置（５００）は、暗号化タグ（Ｃ（Ｄ））と暗号化データとを対応付けて保管する。検索装置（４００）は、管理装置（５００）に保管されている暗号化データを検索する検索キーワード（ｓ）を取得すると、検索キーワード（ｓ）から一意に定まる確定的情報（ｔ）を算出し、検索キーワード（ｓ）に対し確定的情報（ｔ）を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリ（Ｑ（ｓ））を生成する。検索装置（４００）は、検索クエリ（Ｑ（ｓ））を管理装置（５００）に送信する。管理装置（５００）は、検索装置（４００）から検索クエリ（Ｑ（ｓ））を受信すると、検索クエリ（Ｑ（ｓ））を復号して得られる検索キーワード（ｓ）が、管理装置（５００）に保管されている暗号化タグ（Ｃ（Ｄ））を復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する。

Description

秘匿検索システム、秘匿検索方法及び秘匿検索プログラム
　本発明は、秘匿検索システム、秘匿検索方法及び秘匿検索プログラムに関する。
　秘匿検索とは、暗号化したままファイルを検索することができる技術である。クラウドサービスが普及し始めている現在において、安価かつ手間なく利用を開始することができるクラウドストレージが一般的になりつつある。ここで、クラッキング或いはクラウドの信頼性に対する懸念から、クラウドストレージ上ではファイルを暗号化して保管することが考えられる。秘匿検索は、暗号化されているファイルに対して、復号することなく検索できるため、安全性と機能性とを両立することが可能な技術である。
　秘匿検索では、２つの暗号化されたキーワードを用いて検索を実現する。１つ目は、暗号化ファイルに関連付ける暗号化キーワードで、以降では暗号化タグという。２つ目は、検索に用いるキーワードを暗号化したキーワードで、以降では暗号化クエリ或いは検索クエリという。秘匿検索では、この暗号化タグの集合に対し、検索クエリを用いて、復号することなく一致する暗号化タグを見つけることで、保管されているファイル或いは検索キーワードの情報を露出することなく検索を実現する。
　秘匿検索には、同じ検索キーワードに対して同じ暗号文を生成する確定的暗号化を用いる方式と同じ検索キーワードでも異なる暗号文を生成する確率的暗号化を用いる方式とがある。検索クエリが確定的な確定的暗号化を用いる秘匿検索は、暗号化されたまま検索キーワードの分布を得ることが可能なため、分布の偏りからキーワードを推測されてしまう可能性がある。このため、検索クエリが確率的な確率的暗号化を用いる秘匿検索は、確定的暗号化を用いる秘匿検索と比較して安全性が高い。しかし、一方で、検索クエリが確率的な秘匿検索は、検索クエリが確定的な秘匿検索と比較して検索処理が遅いという課題がある。
　検索クエリが確率的な秘匿検索の高速化手法として、特許文献１及び特許文献２がある。また、検索クエリが確定的な秘匿検索の高速化手法であるが、検索クエリが確定的であることを利用して、再検索を高速化する手法が非特許文献１に記されている。また、非特許文献２には、検索クエリが確定的暗号化により生成されていても、頻度分析攻撃に強い暗号化タグの構成法を開示している。
　特許文献１及び特許文献２では、検索キーワードに依存する確定的な値を暗号化クエリに含め、暗号化タグの集合にも同様に確定的な値を付加することで検索対象の暗号化タグを限定し、検索処理を高速化している。
特開２０１２－１６４０３１号公報 特開２０１３－１５２５１２号公報
　特許文献１及び特許文献２では、検索キーワードに依存する確定的な値を検索クエリに含め、暗号化タグの集合にも同様に確定的な値を付加している。このように、検索クエリ及び暗号化タグに、検索キーワードに依存する確定的な値を含んでいる点で、検索クエリが確率的であるとはいえず、検索処理高速化の代わりに安全性が低下するという課題がある。
　本発明は、確率的な検索クエリに検索処理を高速化するための情報を埋め込むことができる秘匿検索システムを提供することを目的とする。
　本発明に係る秘匿検索システムは、
　記憶装置である管理記憶部を備え、保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行することにより生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管する管理装置と、
　前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信する検索装置と
を備え、
　前記管理装置は、
　前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する。
　本発明に係る秘匿検索システムによれば、検索装置が、検索キーワードを取得すると、検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、検索キーワードに対し確定的情報を埋め込みつつ確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成するので、確率的であり、かつ、検索処理を高速化するための確定的情報が埋め込まれた検索クエリを用いて暗号化タグを検索することができるという効果を奏する。
実施の形態１に係る秘匿検索システム１００の構成図。 実施の形態１に係る鍵生成装置２００の構成図。 実施の形態１に係る登録装置３００の構成図。 実施の形態１に係る検索装置４００の構成図。 実施の形態１に係る管理装置５００の構成図。 実施の形態１に係る秘匿検索システム１００の鍵生成保管処理Ｓ１１０のフロー図。 実施の形態１に係る秘匿検索システム１００の登録処理Ｓ１２０のフロー図。 実施の形態１に係る秘匿検索システム１００の検索処理Ｓ１３０のフロー図。 実施の形態１に係る検索装置４００のステップＳ８０２のキーワード暗号化処理のフロー図。 実施の形態１に係る秘匿検索システム１００の削除処理Ｓ１４０のフロー図。 実施の形態１に係る鍵生成装置２００の変形例の構成図。 実施の形態１に係る登録装置３００の変形例の構成図。 実施の形態１に係る検索装置４００の変形例の構成図。 実施の形態１に係る管理装置５００の変形例の構成図。 実施の形態２に係る秘匿検索システム１００ａの構成図。 実施の形態２に係る登録装置３００ａの構成図。 実施の形態２に係る検索装置４００ａの構成図。 実施の形態２に係る管理装置５００ａの構成図。 実施の形態２に係る秘匿検索システム１００ａの登録処理Ｓ１２０ａのフロー図。 実施の形態２に係る秘匿検索システム１００ａの検索処理Ｓ１３０ａのフロー図。 実施の形態２に係る検索処理Ｓ１３０ａのキーワード暗号化処理Ｓ８０２ａのフロー図。
　実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の構成について説明する。
　秘匿検索システム１００は、鍵生成装置２００と、登録装置３００と、検索装置４００と、管理装置５００とを有する。
　秘匿検索システム１００では、鍵生成装置２００と、複数の登録装置３００と、複数の検索装置４００と、管理装置５００とのそれぞれがネットワーク１０１を経由して接続される。
　ネットワーク１０１は、鍵生成装置２００と、複数の登録装置３００と、複数の検索装置４００と、管理装置５００とを接続する通信路である。ネットワーク１０１は、具体的には、インターネット、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、他の種類のネットワークが用いられてもよい。
　鍵生成装置２００は、具体的には、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）である。鍵生成装置２００は、暗号化に利用する鍵を作成し、ネットワーク１０１を介して、登録装置３００と、検索装置４００と、管理装置５００とに鍵を送信する。なお、この鍵は、郵送のような方法で直接的に送信してもよい。
　登録装置３００は、具体的には、ＰＣである。登録装置３００は、管理装置５００に保管する保管データ及び保管データに関連付ける関連キーワードを暗号化して、暗号化データ及び暗号化タグを生成する。ここで、保管データは保管ファイルともいう。また、暗号化データは、暗号化ファイルともいう。登録装置３００は、生成した暗号化データ及び暗号化タグを管理装置５００に登録する登録端末として動作するコンピュータである。
　登録装置３００は、削除要求装置としても機能する。即ち、登録装置３００は、管理装置５００に対して、管理装置５００に保管されている暗号化データ及び暗号化タグの削除を要求する。以下において、暗号化データ及び暗号化タグを保管暗号化データともいう。
　検索装置４００は、具体的には、ＰＣである。検索装置４００は、検索要求装置として機能する。検索装置４００は、検索に用いる検索キーワードが暗号化された検索クエリを管理装置５００に送信し、検索クエリと暗号化タグとの照合を要求する。
　管理装置５００は、具体的には、大容量の記憶媒体を持つ計算機である。管理装置５００は、保管暗号化データの保管装置として機能する。即ち、管理装置５００は、登録装置３００から暗号化データ及び暗号化タグの保管の要求があれば、それらを保管する。
　管理装置５００は、検索装置としても機能する。即ち、管理装置５００は、検索装置４００からの検索の要求があれば、暗号化タグの集合と検索クエリとを照合し、検索結果を検索装置４００に送信する。
　管理装置５００は、削除装置としても機能する。即ち、管理装置５００は、登録装置３００から暗号化データ及び暗号化タグ、即ち保管暗号化データの削除の要求があれば、保管している保管暗号化データを削除する。
　なお、同じＰＣ内に、鍵生成装置２００、登録装置３００および検索装置４００のいずれか２つ以上が同時に含まれていてもよい。
　次に、秘匿検索システム１００の有する各装置の構成について説明する。
＜鍵生成装置２００＞
　まず、図２を用いて鍵生成装置２００の構成について説明する。
　本実施の形態において、鍵生成装置２００は、コンピュータである。鍵生成装置２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）９１０、記憶装置９２０、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０および通信装置９５０といったハードウェアを備える。記憶装置９２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２とを含む。
　鍵生成装置２００は、機能構成として、パラメータ受信部２０１と、鍵生成部２０２と、送信部２０９と、鍵生成記憶部２５０とを備える。以下の説明では、鍵生成装置２００におけるパラメータ受信部２０１と、鍵生成部２０２と、送信部２０９との機能を、鍵生成装置２００の「部」の機能という。鍵生成装置２００の「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
　また、鍵生成記憶部２５０は、メモリ９２１で実現される。鍵生成記憶部２５０は、鍵生成装置２００の各部で使用されるデータを記憶する。
　パラメータ受信部２０１は、パラメータλを受信する。
　鍵生成部２０２は、パラメータ受信部２０１から受け取ったパラメータλを入力として、データを暗号化又は復号するための鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２を生成する。
　送信部２０９は、鍵生成部２０２で生成された鍵Ｋ１を、登録装置３００と検索装置４００とに送信する。また、送信部２０９は、鍵Ｋ２を、検索装置４００と管理装置５００とに送信する。
＜登録装置３００＞
　次に、図３を用いて登録装置３００の構成について説明する。
　本実施の形態において、登録装置３００は、コンピュータである。登録装置３００は、ＣＰＵ９１０、記憶装置９２０、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０および通信装置９５０といったハードウェアを備える。記憶装置９２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２とを含む。
　登録装置３００は、機能構成として、受信部３０１と、鍵保管部３０２と、入力部３１１と、暗号化部３１２と、送信部３１９と、登録記憶部３５０とを備える。以下の説明では、登録装置３００における受信部３０１と、鍵保管部３０２と、入力部３１１と、暗号化部３１２と、送信部３１９との機能を、登録装置３００の「部」の機能という。登録装置３００の「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
　また、登録記憶部３５０は、メモリ９２１で実現される。登録記憶部３５０は、登録装置３００の各部で使用されるデータを記憶する。
　受信部３０１は、鍵生成装置２００から送信されてきた鍵Ｋ１を受信する。
　鍵保管部３０２は、受信部３０１から受け取った鍵Ｋ１を登録記憶部３５０に保管する。
　入力部３１１は、データ登録者から入力された保管データＤと保管データ名ＩＤ（Ｄ）と保管データＤに関連付ける関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）とを、入力インタフェース９３０を介して受け取る。また、入力部３１１は、保管データＤを削除する削除要求３３９を受け取る。
　暗号化部３１２は、鍵保管部３０２から鍵Ｋ１を受け取り、入力部３１１から保管データＤと保管データ名ＩＤ（Ｄ）と関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）とを受け取り、鍵Ｋ１を用いて保管データＤと関連キーワードの集合Ｗ（Ｄ）とを暗号化する。暗号化部３１２は、暗号化に用いる第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を生成する。
　鍵Ｋ１を用いて暗号化された保管データＤを暗号化データＥ（Ｄ）とする。鍵Ｋ１と第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）とを用いて確率的に暗号化された関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）を暗号化タグｃの集合Ｃ（Ｄ）とする。
　即ち、暗号化部３１２は、保管データ名ＩＤ（Ｄ）と、暗号化タグｃの集合Ｃ（Ｄ）の組（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））と、第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）とを生成する。以降では、（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を保管暗号化データと書く場合がある。なお、保管データ名ＩＤ（Ｄ）には暗号化データＥ（Ｄ）が対応付けられているものとする。つまり、保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））とは、保管データ名ＩＤ（Ｄ）に対応付けられた暗号化データＥ（Ｄ）と暗号化タグｃの集合Ｃ（Ｄ）との組を表すものとする。
　なお、関連キーワードｗの集合を関連キーワードＷ（Ｄ）、第１乱数ｒの集合を第１乱数Ｒ（Ｄ）、暗号化タグｃの集合を暗号化タグＣ（Ｄ）と書く場合もある。
　送信部３１９は、暗号化部３１２から受け取った保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を管理装置５００へ送信する。また、暗号化部３１２から受け取った第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を検索装置４００へ送信する。また、送信部３１９は、入力部３１１から受け取った削除要求３３９を管理装置５００へ送信する。
＜検索装置４００＞
　次に、図４を用いて検索装置４００の構成について説明する。
　本実施の形態において、検索装置４００は、コンピュータである。検索装置４００は、ＣＰＵ９１０、記憶装置９２０、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０および通信装置９５０といったハードウェアを備える。記憶装置９２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２とを含む。
　検索装置４００は、機能構成として、受信部４０１と、入力部４１１と、暗号化部４１２と、送信部４１９と、鍵保管部４２１と、補助情報保管部４２２と、検索結果出力部４３９と、検索記憶部４５０とを備える。以下の説明では、検索装置４００における受信部４０１と、入力部４１１と、暗号化部４１２と、送信部４１９と、鍵保管部４２１と、補助情報保管部４２２と、検索結果出力部４３９との機能を、検索装置４００の「部」の機能という。検索装置４００の「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
　また、検索記憶部４５０は、メモリ９２１で実現される。検索記憶部４５０は、検索装置４００の各部で使用されるデータを記憶する。
　受信部４０１は、鍵生成装置２００から送信されてきた鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２、又は登録装置３００から送信されてきた第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）、又は管理装置５００から送信されてきた検索結果Ｉ（ｓ）を受信する。
　鍵保管部４２１は、受信部４０１から受け取った鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２を検索記憶部４５０に保管する。
　入力部４１１は、データ検索者から入力された検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。確定的指示ｆは、具体的にはフラグであり、高速索引作成フラグともいう。
　補助情報保管部４２２は、受信部４０１から受け取った第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を検索記憶部４５０に保管する。以降では、補助情報保管部４２２により検索記憶部４５０に蓄積された全ての第１乱数の集合をＲと書く。また、補助情報保管部４２２は、検索履歴情報４５１を検索記憶部４５０に保管する。即ち、補助情報保管部４２２は、暗号化部４１２から確定的指示ｆ及び検索キーワードｓの確定的情報ｔを受け取り、受信部４０１から検索キーワードｓの検索結果Ｉ（ｓ）を受け取る。そして、補助情報保管部４２２は、管理装置５００により後述する高速索引情報５５４が作成されたことが確認できた場合は確定的情報ｔを検索履歴情報４５１に蓄積する。補助情報保管部４２２は、高速索引情報５５４が作成されたことが確認できなければ何も実行しない。以降では、補助情報保管部４２２により検索記憶部４５０の検索履歴情報４５１に蓄積された全ての確定的情報ｔの集合をＴと書く。
　検索キーワードｓの確定的情報ｔとは、検索キーワードｓと一対一対応する識別子である。即ち、ある検索キーワードｓとｓ’の確定的情報をそれぞれｔとｔ’とするとき、ｓとｓ’が一致することは、ｔとｔ’が一致することと同値である。確定的情報ｔは、具体的には、ハッシュ関数といった手法で計算される。確定的情報ｔは、確定値ともいう。
　暗号化部４１２は、鍵保管部４２１から鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２、補助情報保管部４２２から第１乱数の集合Ｒ及び確定的情報ｔの集合Ｔ、入力部４１１から検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。暗号化部４１２は、検索キーワードの確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を送信部４１９へ出力する。
　送信部４１９は、暗号化部４１２から受け取った確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００へ通信装置９５０を介して送信する。
　検索結果出力部４３９は、受信部４０１から受け取った検索結果Ｉ（ｓ）に基づき、出力インタフェース９４０を介して検索結果をデータ検索者に対して出力する。
＜管理装置５００＞
　次に、図５を用いて管理装置５００の構成について説明する。
　本実施の形態において、管理装置５００は、コンピュータである。管理装置５００は、ＣＰＵ９１０、記憶装置９２０、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０および通信装置９５０といったハードウェアを備える。記憶装置９２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２とを含む。
　管理装置５００は、機能構成として、受信部５０１と、鍵保管部５１１と、データ保管部５２１と、高速照合部５３１と、照合部５０２と、送信部５０９と、管理記憶部５５０とを備える。以下の説明では、管理装置５００における受信部５０１と、鍵保管部５１１と、データ保管部５２１と、高速照合部５３１と、照合部５０２と、送信部５０９との機能を、管理装置５００の「部」の機能という。管理装置５００の「部」の機能は、ソフトウェアで実現される。
　また、管理記憶部５５０は、メモリ９２１で実現される。管理記憶部５５０は、管理装置５００の各部で使用されるデータを記憶する。
　受信部５０１は、鍵生成装置２００から送信された鍵Ｋ２、登録装置３００から送信された保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））或いは削除要求３３９、検索装置４００から送信された確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を受信する。
　鍵保管部５１１は、受信部５０１から受け取った鍵Ｋ２を管理記憶部５５０に保管する。
　データ保管部５２１は、受信部５０１から受け取った保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を管理記憶部５５０に保管する。データ保管部５２１は、必要があれば、送信されてきた日時といった情報を保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））と共に保管してもよい。また、データ保管部５２１は、受信部５０１から受け取った削除要求３３９に基づき、管理記憶部５５０に保管している保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を削除する。
　なお、以降の説明では、保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を保管暗号化データ５５１、暗号化データＥ（Ｄ）を暗号化データ５５２、暗号化タグｃの集合Ｃ（Ｄ）を暗号化タグ５５３として説明する場合がある。
　高速照合部５３１は、照合部５０２から受け取った確定的情報ｔとその検索結果Ｉ（ｓ）に対して、確定的情報ｔをキーとして検索結果Ｉ（ｓ）を高速に取出せるような高速索引情報５５４を生成し、高速索引情報５５４を管理記憶部５５０に保管する。また、高速照合部５３１は、受信部５０１から受け取った確定的情報ｔに対して、高速索引情報５５４を用いて対応する検索結果Ｉ（ｓ）を管理記憶部５５０から取り出し、送信部５０９へ検索結果Ｉ（ｓ）を出力する。
　照合部５０２は、受信部５０１から受け取った検索クエリＱ（ｓ）、鍵保管部５１１から受け取った鍵Ｋ２、データ保管部５２１から受け取った全ての保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））に対して、検索結果Ｉ（ｓ）を生成し、送信部５０９へ出力する。また、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合でない場合、照合部５０２は、確定的情報ｔと検索結果Ｉ（ｓ）を高速照合部５３１へ出力する。
　送信部５０９は、照合部５０２又は高速照合部５３１から受け取った検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００へ送信する。
　次に、秘匿検索システム１００が備える鍵生成装置２００と登録装置３００と検索装置４００と管理装置５００との各装置のハードウェアについて説明する。
　ＣＰＵ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。ＣＰＵ９１０は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。ＣＰＵ９１０は、プロセッサともいう。
　記憶装置９２０は、補助記憶装置９２２及びメモリ９２１を含む。補助記憶装置９２２は、具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、又は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）である。メモリ９２１は、具体的には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）である。秘匿検索システム１００が備える各装置の記憶部、即ち鍵生成記憶部２５０、登録記憶部３５０、検索記憶部４５０、管理記憶部５５０は、メモリ９２１により実現されるが、補助記憶装置９２２及びメモリ９２１の両方により実現されてもよい。
　入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、又はタッチパネルといった入力装置に接続されたポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
　出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった表示機器のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子又はＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）である。
　通信装置９５０は、データを受信するレシーバ及びデータを送信するトランスミッタを含む。通信装置９５０は、具体的には、通信チップ又はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄ）である。
　補助記憶装置９２２には、秘匿検索システム１００の各装置の「部」の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、メモリにロードされ、ＣＰＵ９１０に読み込まれ、ＣＰＵ９１０によって実行される。補助記憶装置９２２には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。ＯＳの少なくとも一部がメモリにロードされ、ＣＰＵ９１０はＯＳを実行しながら、「部」の機能を実現するプログラムを実行する。
　秘匿検索システム１００の各装置は、１つのＣＰＵ９１０のみを備えていてもよいし、複数のＣＰＵ９１０を備えていてもよい。複数のＣＰＵ９１０が「部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
　「部」の処理の結果を示す情報、データ、信号値、及び、変数値は、補助記憶装置、メモリ、又は、ＣＰＵ９１０内のレジスタ又はキャッシュメモリに記憶される。
　「部」の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）といった可搬記録媒体に記憶されてもよい。
　なお、秘匿検索プログラム６２０は、秘匿検索システム１００の各装置の「部」として説明している機能を実現するプログラムである。また、秘匿検索プログラムプロダクトと称されるものは、「部」として説明している機能を実現するプログラムが記録された記憶媒体及び記憶装置であり、見た目の形式に関わらず、コンピュータ読み取り可能なプログラムをロードしているものである。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
　次に、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００における秘匿検索方法６１０及び秘匿検索プログラム６２０による秘匿検索処理Ｓ１００について説明する。
　秘匿検索処理Ｓ１００は、鍵生成保管処理Ｓ１１０と、登録処理Ｓ１２０と、検索処理Ｓ１３０と、削除処理Ｓ１４０とを有する。
＜鍵生成保管処理Ｓ１１０＞
　図６を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の鍵生成保管処理Ｓ１１０について説明する。
　図６のステップＳ６０１からステップＳ６０９は、鍵生成装置２００と、登録装置３００と、検索装置４００と、管理装置５００とが実行する処理である。ステップＳ６０１からステップＳ６０３は鍵生成装置２００により実行される鍵生成処理Ｓ１１２である。ステップＳ６０４からステップＳ６０５は登録装置３００により実行される鍵生成処理Ｓ１１３である。ステップＳ６０６からステップＳ６０７は検索装置４００により実行される鍵生成処理Ｓ１１４である。ステップＳ６０８からステップＳ６０９は管理装置５００により実行される鍵生成処理Ｓ１１５である。
　ステップＳ６０１において、鍵生成装置２００のパラメータ受信部２０１は、鍵生成装置２００の通信装置９５０を介してパラメータλを受信する。
　ステップＳ６０２において、鍵生成装置２００の鍵生成部２０２は、ステップＳ６０１において鍵生成装置２００のパラメータ受信部２０１が受信したパラメータλを入力として、鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２を生成する。
　ステップＳ６０３において、鍵生成装置２００の送信部２０９は、ステップＳ６０２において鍵生成装置２００の鍵生成部２０２が生成した鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２を入力として、鍵Ｋ１を登録装置３００と検索装置４００とに送信する。また、鍵生成装置２００の送信部２０９は、鍵Ｋ２を検索装置４００と管理装置５００とに送信する。
　ステップＳ６０４において、登録装置３００の受信部３０１は、ステップＳ６０３において鍵生成装置２００の送信部２０９が送信した鍵Ｋ１を、登録装置３００の通信装置９５０を介して受信する。
　ステップＳ６０５において、登録装置３００の鍵保管部３０２は、ステップＳ６０４において登録装置３００の受信部３０１が受信した鍵Ｋ１を保管する。
　ステップＳ６０６において、検索装置４００の受信部４０１は、ステップＳ６０３において鍵生成装置２００の送信部２０９が送信した鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２を、検索装置４００の通信装置９５０を介して受信する。
　ステップＳ６０７において、検索装置４００の鍵保管部４２１は、ステップＳ６０６において検索装置４００の受信部４０１が受信した鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２を保管する。
　ステップＳ６０８において、管理装置５００の受信部５０１は、ステップＳ６０３において鍵生成装置２００の送信部２０９が送信した鍵Ｋ２を、管理装置５００の通信装置９５０を介して受信する。
　ステップＳ６０９において、管理装置５００の鍵保管部５１１は、ステップＳ６０８において管理装置５００の受信部５０１が受信した鍵Ｋ２を保管する。
　以上で、秘匿検索システム１００の鍵生成保管処理Ｓ１１０は終了する。
　なお、鍵Ｋ１，Ｋ２は秘密情報であるため、鍵保管部３０２と、鍵保管部４２１とは、鍵Ｋ１，Ｋ２が外部に漏れないように厳重に保管する必要がある。
＜登録処理Ｓ１２０＞
　図７を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の登録処理Ｓ１２０について説明する。
　図７のステップＳ７０１からステップＳ７０８は、登録装置３００と検索装置４００と管理装置５００とが実行する処理である。ステップＳ７０１からステップＳ７０４は登録装置３００により実行される暗号化処理Ｓ１２３である。ステップＳ７０５からステップＳ７０６は検索装置４００により実行される第１乱数保管処理Ｓ１２４である。ステップＳ７０７からステップＳ７０８は管理装置５００により実行されるデータ保管処理Ｓ１２５である。
　登録装置３００の暗号化処理Ｓ１２３において、登録装置３００は、第１乱数Ｒ（Ｄ）を生成し、第１乱数Ｒ（Ｄ）を用いて、関連キーワードＷ（Ｄ）に対し確率暗号方式の暗号化を実行し、暗号化タグＣ（Ｄ）を生成する。また、登録装置３００は、暗号化タグＣ（Ｄ）と保管データＤが暗号化された暗号化データＥ（Ｄ）とを管理装置５００に送信する。また、登録装置３００は、第１乱数Ｒ（Ｄ）を検索装置４００に送信する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ７０１において、登録装置３００の入力部３１１は、データ登録者から、キーボード、マウスあるいは記憶装置から入力された保管データＤと保管データ名ＩＤ（Ｄ）と保管データＤに関連付ける関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）とを受け取る。もし、データ登録者から保管データ名ＩＤ（Ｄ）の入力がなければ、入力部３１１は、入力された保管データＤの保管データ名ＩＤ（Ｄ）を乱数と割り当ててもよいし、他の保管データの保管データ名と重複しないように０より大きい整数の値を順に割り当ててもよい。
　ステップＳ７０２において、登録装置３００の暗号化部３１２は、ステップＳ６０５で鍵保管部３０２に保管された鍵Ｋ１を受け取る。また、暗号化部３１２は、ステップＳ７０１で入力部３１１に入力された保管データＤと保管データ名ＩＤ（Ｄ）と関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）とを受け取る。そして、暗号化部３１２は、以下の処理を行う。
　暗号化部３１２は、関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）の要素の一つを関連キーワードｗとする。暗号化部３１２は、全ての関連キーワードｗに対して、乱数生成器によって第１乱数ｒを生成し、ｃ＝Ｅ（Ｋ１，Ｅ（Ｋ１，ｗ），ｒ）とする。なお、Ｅは暗号化関数とする。具体的には、ＥはＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）のような共通鍵暗号方式、ＨＭＡＣ（Ｈａｓｈ－ｂａｓｅｄ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅ）のようなメッセージ認証符号、ＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｈａｓｈ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）－２５６のようなハッシュ関数である。ここで、全ての関連キーワードｗに対して計算した暗号文、即ち暗号化タグｃの集合をＣ（Ｄ）と書く。また、このとき生成した全ての第１乱数ｒの集合をＲ（Ｄ）と書く。
　以上のように、暗号化部３１２は、保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））と第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）とを生成する。
　ステップＳ７０３において、登録装置３００の送信部３１９は、ステップＳ７０２で生成した保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を管理装置５００へ送信する。
　ステップＳ７０４において、登録装置３００の送信部３１９は、ステップＳ７０２で生成した第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を検索装置４００へ送信する。
　検索装置４００の第１乱数保管処理Ｓ１２４のステップＳ７０５において、検索装置４００の受信部４０１は、ステップＳ７０４で登録装置３００の送信部３１９から送信された第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を、検索装置４００の通信装置９５０を介して受信する。
　ステップＳ７０６において、検索装置４００の補助情報保管部４２２は、ステップＳ７０５で受信部４０１が受信した第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を保管する。以降では、補助情報保管部４２２に蓄積された全ての第１乱数ｒの集合をＲと書く。
　管理装置５００のデータ保管処理Ｓ１２５において、管理装置５００は、保管データＤが暗号化された暗号化データＥ（Ｄ）と、保管データＤに関連付けられた関連キーワードＷ（Ｄ）に対し確率暗号方式の暗号化を実行することにより生成された暗号化タグＣ（Ｄ）とを受信する。そして、管理装置５００は、暗号化タグＣ（Ｄ）（暗号化タグ５５３）と暗号化データＥ（Ｄ）（暗号化データ５５２）とを対応付けて保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））（保管暗号化データ５５１）として管理記憶部５５０に保管する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ７０７において、管理装置５００の受信部５０１は、ステップＳ７０３で登録装置３００の送信部３１９から送信された保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を、管理装置５００の通信装置９５０を介して受信する。
　ステップＳ７０８において、管理装置５００のデータ保管部５２１は、ステップＳ７０７で受信部５０１が受信した保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））を管理記憶部５５０に保管する。上述したように、保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））は、保管データ名ＩＤ（Ｄ）に対応付けられた暗号化データＥ（Ｄ）と、暗号化タグＣ（Ｄ）との組である。
　以上で、秘匿検索システム１００の登録処理Ｓ１２０は終了する。
＜検索処理Ｓ１３０＞
　図８を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の検索処理Ｓ１３０について説明する。
　図８のステップＳ８０１からステップＳ８１１は、検索装置４００と管理装置５００とが実行する処理である。ステップＳ８０１からステップＳ８０３は検索装置４００により実行される検索クエリ生成処理Ｓ１３４である。ステップＳ８０４からステップＳ８０８は管理装置５００によって実行される判定処理Ｓ１３５である。ステップＳ８０９からステップＳ８１１は検索装置４００により実行される結果出力処理Ｓ１３６である。
　検索装置４００の検索クエリ生成処理Ｓ１３４において、検索装置４００は、管理記憶部５５０に保管されている暗号化データＥ（Ｄ）を検索する検索キーワードｓを取得する。検索装置４００は、検索キーワードｓから一意に定まる確定的情報ｔを算出し、検索キーワードｓに対し確定的情報ｔを用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリＱ（ｓ）を生成する。そして、検索装置４００は、検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００に送信する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ８０１において、検索装置４００の入力部４１１は、データ検索者により、キーボード、マウスあるいは記憶装置から入力された検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。
　ここで、確定的指示ｆは、検索キーワードｓを暗号化する際に確定的情報ｔを用いるか否かを指示するものであり、具体的にはフラグである。確定的指示ｆは、高速索引作成フラグともいう。また、検索キーワードｓを暗号化する際に確定的情報ｔを用いるとは、検索クエリＱ（ｓ）に高速検索に有効な情報である確定的情報ｔを埋め込むことを意味する。
　検索装置４００は、確定的指示ｆを取得し、確定的指示ｆにより確定的情報ｔを用いると指示された場合、検索キーワードｓに対し確定的情報ｔを用いて確率暗号方式の暗号化を実行する。
　また、検索装置４００は、確定的指示ｆにより確定的情報ｔを用いないと指示された場合、検索キーワードｓに対し確定的情報を用いずに確率暗号方式の暗号化を実行する。
　ステップＳ８０２において、検索装置４００の暗号化部４１２は、ステップＳ６０７で鍵保管部４２１に保管された鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２、ステップＳ７０６で補助情報保管部４２２により保管された第１乱数ｒの集合Ｒ、及び補助情報保管部４２２により管理される確定的情報ｔの集合Ｔ、ステップＳ８０１で入力部４１１に入力された検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。暗号化部４１２は、受け取ったデータを用いて以下の処理を行う。
　図９は、本実施の形態に係る検索装置４００のステップＳ８０２のキーワード暗号化処理を示すフロー図である。
　ステップＳ４０１において、検索装置４００は、検索キーワードｓに対して確定暗号方式の暗号化を実行することにより確定的情報ｔを算出する。具体的には、暗号化部４１２は、検索キーワードｓの確定的情報ｔをｔ＝Ｅ（Ｋ１，ｓ）とする。
　ステップＳ４０２において、暗号化部４１２は、確定的情報ｔを算出すると、算出した確定的情報ｔが検索記憶部４５０に蓄積されているか否かを判定する。暗号化部４１２は、算出した確定的情報ｔが検索記憶部４５０に蓄積されている場合（Ｓ４０２でＹＥＳ）、この確定的情報ｔを管理装置５００に送信する。
　具体的には、暗号化部４１２は、集合Ｔに、算出した確定的情報ｔが含まれているか確認する。算出した確定的情報ｔが集合Ｔに含まれている場合、暗号化部４１２は、算出した確定的情報ｔを送信部４１９へ出力する（ステップＳ４０３）。
　ステップＳ４０４において、暗号化部４１２は、確定的情報ｔが検索記憶部４５０に蓄積されていない場合（Ｓ４０２でＮＯ）、即ち、算出した確定的情報ｔが集合Ｔに含まれていない場合、検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００に送信する。
　暗号化部４１２は、検索クエリＱ（ｓ）を以下のように生成する。暗号化部４１２は、第２乱数を生成し、第２乱数と、登録装置３００から受信した第１乱数Ｒと、確定的情報ｔとを用いて、検索キーワードｓに対し確率暗号方式の暗号化を実行する。具体的には、暗号化部４１２は、第１乱数の集合Ｒの全ての要素ｒｉ（０＜＝ｉ＜｜Ｒ｜）に対して、暗号文ｄｉをｄｉ＝Ｅ（Ｋ１，ｔ，ｒｉ）とする。次に、それぞれの暗号文ｄｉに対して、暗号文ｋｉをｋｉ＝Ｅ（Ｋ２，ｄｉ）とする。さらに、乱数生成器によって第２乱数ｕｉを生成し、暗号文ｑｉをｑｉ＝（Ｅ（ｋｉ，ｔ｜｜ｕｉ），ｕｉ）とする。このとき、確定的指示ｆが偽の場合は、ｔの代わりに意味のない乱数を用いる。ここで、演算｜｜はビット列の連結を表す。生成した暗号文ｑｉの集合をＱ（ｓ）と書く。暗号文ｑの集合Ｑ（ｓ）を検索クエリと呼ぶ。最後に、検索クエリＱ（ｓ）を送信部４１９へ出力する（ステップＳ４０５）。また、確定的指示ｆ及び確定的情報ｔを補助情報保管部４２２に出力する。
　ここで、暗号文ｑｉに第２乱数ｕｉを含めず、代わりにｑｉ＝Ｅ（ｋｉ，０λ｜｜ｔ｜｜ｕｉ）とすることもできる。検索クエリＱ（ｓ）と暗号化タグＣ（Ｄ）との一致判定の際は、暗号文ｑｉを復号した結果、平文に０λが現れるならば一致、そうでなければ不一致として判定できる。
　ステップＳ４０６において、送信部４１９は、確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００に送信する。
　以上でステップＳ８０２の処理を終わり、図８のステップＳ８０３に進む。
　ステップＳ８０３において、検索装置４００の送信部４１９は、ステップＳ８０２で暗号化部４１２が生成した、確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００へ送信する。
　以上で検索装置４００の検索クエリ生成処理Ｓ１３４の処理を終わり、ステップＳ８０４に進む。
　管理装置５００の判定処理Ｓ１３５において、管理装置５００は、検索装置４００から検索クエリＱ（ｓ）を受信すると、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる検索キーワードｓが、管理記憶部５５０に保管されている暗号化タグＣ（Ｄ）を復号して得られる関連キーワードｗと一致するか否かを判定する。管理装置５００は、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる検索キーワードｓが、暗号化タグＣ（Ｄ）を復号して得られる関連キーワードｗと一致した場合、暗号化タグＣ（Ｄ）に対応する暗号化データＥ（Ｄ）を含む検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００に送信すると共に、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる確定的情報ｔと暗号化タグＣ（Ｄ）に対応する暗号化データＥ（Ｄ）とを対応付けて管理記憶部５５０に記憶する。
　管理装置５００は、検索装置４００から確定的情報ｔを受信すると、確定的情報ｔに対応する暗号化データＥ（Ｄ）を管理記憶部５５０から取得し、取得した暗号化データＥ（Ｄ）を含む検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００に送信する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ８０４において、管理装置５００の受信部５０１は、ステップＳ８０３で検索装置４００の送信部４１９から送信された、確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を受信する。
　ステップＳ８０４ａにおいて、受信部５０１が検索クエリＱ（ｓ）を受信した場合、処理はステップ８０５に進み、受信部５０１が確定的情報ｔを受信した場合、処理はステップ８０７に進む。
　ステップＳ８０５において、管理装置５００の照合部５０２は、ステップＳ８０４で受信部５０１が受信した情報が検索クエリＱ（ｓ）であった場合、ステップＳ６０９で鍵保管部５１１が保管した鍵Ｋ２、ステップＳ７０８でデータ保管部５２１が保管した全ての保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））に対して、以下の処理を行う。
　照合部５０２は、空の検索結果Ｉ（ｓ）を用意する。照合部５０２は、全ての保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），Ｃ（Ｄ））と検索クエリＱ（ｓ）に対して、以下の処理を行う。暗号化タグＣ（Ｄ）の全ての要素ｃと、検索クエリＱ（ｓ）の全ての要素ｑの、任意のペア（ｃ，ｑ）に対して、一致判定を以下のようにして行う。ｑの２つの要素をｅ１，ｅ２とする。暗号文ｋをｋ＝Ｅ（Ｋ２，ｃ）とする。復号関数であるＤｅｃを用いて、ｍ＝Ｄｅｃ（ｋ，ｅ１）とする。ｍをｍ１とｍ２に分割する。ｍ２がｅ２と一致するとき、ｃとｑは一致したと判定する。これは即ち、検索クエリＱ（ｓ）の要素と一致する要素が暗号化タグＣ（Ｄ）に含まれていることを示している。このとき、ｍ１は確定的情報ｔである。ｃとｑが一致した場合、検索結果Ｉ（ｓ）に保管データ名ＩＤ（Ｄ）を加える。ここで、検索結果Ｉ（ｓ）に保管データ名ＩＤ（Ｄ）を加えるとは、保管データ名ＩＤ（Ｄ）に対応付けられた暗号化データＥ（Ｄ）を検索結果Ｉ（ｓ）に含めることを意味する。
　上記の処理は、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる検索キーワードｓが、管理記憶部５５０に保管されている暗号化タグＣ（Ｄ）を復号して得られる関連キーワードｗと一致するか否かを判定する処理である。
　照合部５０２は、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合の場合、即ちステップＳ８０５ａでＹＥＳの場合、送信部５０９に検索結果Ｉ（ｓ）を出力する。照合部５０２は、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合でない場合、即ちステップ８０５ａでＮＯの場合、高速照合部５３１に確定的情報ｔとしてのｍ１及び検索結果Ｉ（ｓ）を出力する。
　ステップＳ８０６において、管理装置５００の高速照合部５３１は、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる確定的情報ｔと暗号化タグＣ（Ｄ）に対応する暗号化データＥ（Ｄ）とを対応付けて管理記憶部５５０に記憶する。具体的には、高速照合部５３１は、ステップＳ８０５で照合部５０２から受け取った確定的情報ｔ及び検索結果Ｉ（ｓ）を入力とする。そして、高速照合部５３１は、確定的情報ｔをキーとして検索結果Ｉ（ｓ）を高速に取出せる高速索引情報５５４を管理記憶部５５０に保管する。高速索引情報５５４は、具体的にはハッシュテーブルを利用することにより実現される。
　ステップＳ８０７において、管理装置５００の高速照合部５３１は、ステップＳ８０４で受信部５０１が受信した情報が確定的情報ｔであった場合、受信部５０１から確定的情報ｔを受け取る。高速照合部５３１は、受け取った確定的情報ｔに対して、高速索引情報５５４から対応する検索結果Ｉ（ｓ）を取り出し、送信部５０９へＩ（ｓ）を出力する。高速照合部５３１は、受け取った確定的情報ｔに対応する検索結果Ｉ（ｓ）がない場合、送信部５０９へＩ（ｓ）として空集合を出力する。
　ステップＳ８０８において、管理装置５００の送信部５０９は、照合部５０２又は高速照合部５３１から受け取った検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００へ送信する。
　以上で管理装置５００の判定処理Ｓ１３５の処理を終わり、ステップＳ８０９に進む。
　検索装置４００の結果出力処理Ｓ１３６において、検索装置４００は、管理装置５００から検索結果Ｉ（ｓ）を受信すると、確定的情報ｔを検索記憶部４５０に蓄積する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ８０９において、検索装置４００の受信部４０１は、ステップＳ８０８で管理装置５００の送信部５０９が送信した検索結果Ｉ（ｓ）を受信する。
　ステップＳ８１０において、検索装置４００の補助情報保管部４２２は、ステップＳ８０２で暗号化部４１２が生成した検索キーワードｓの確定的情報ｔ及び確定的指示ｆを受け取る。そして、補助情報保管部４２２は、ステップＳ８０９で受信部４０１が受信した検索キーワードｓに対する検索結果Ｉ（ｓ）を受け取り、以下の処理を行う。
　確定的指示ｆが真、かつ、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合でない場合、即ち確定的情報ｔが埋め込まれた検索クエリＱ（ｓ）に対して暗号化データＥ（Ｄ）ありの場合は、補助情報保管部４２２は、確定的情報ｔを検索記憶部４５０に保管する。また、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合、即ち検索クエリＱ（ｓ）に対して暗号化データＥ（Ｄ）なしの場合、かつ、確定的情報ｔが補助情報保管部４２２により既に検索記憶部４５０に保管されている場合、補助情報保管部４２２は、保管されている確定的情報ｔを削除する。
　ステップＳ８１１において、検索装置４００の検索結果出力部４３９は、受信部４０１から受け取った検索結果Ｉ（ｓ）に基づいて、出力インタフェース９４０を介してディスプレイに検索結果を出力する。検索結果出力部４３９は、検索結果Ｉ（ｓ）に暗号化データＥ（Ｄ）が含まれる場合は、暗号化データＥ（Ｄ）の保管データ名ＩＤ（Ｄ）をディスプレイに出力する。また、検索結果出力部４３９は、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合の場合は、検索キーワードｓによる検索が失敗したことを表す情報をディスプレイに出力する。
　ステップＳ８１１により、秘匿検索システム１００の検索処理は終了する。
＜削除処理Ｓ１４０＞
　図１０を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の削除処理Ｓ１４０について説明する。
　図１０のステップＳ９０１からステップＳ９０４は、登録装置３００と管理装置５００とが実行する処理である。ステップＳ９０１からステップＳ９０２は登録装置３００により実行される。ステップＳ９０３からステップＳ９０４は管理装置５００によって実行される。
　削除処理Ｓ１４０において、管理装置５００は、管理記憶部５５０に保管されている暗号化データ５５２を削除する削除要求３３９を受信し、削除要求３３９に基づいて管理記憶部５５０から暗号化データ５５２を含む保管暗号化データ５５１を削除する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ９０１において、登録装置３００の入力部３１１は、データ登録者から削除したい保管暗号化データについての削除データ名を含む削除要求３３９を受け取る。なお、削除要求３３９は、削除データ名そのものでもよい。また、削除要求３３９は、暗号化データ５５２に対応する保管暗号化データを特定できるものであれば何でもよい。
　ステップＳ９０２において、登録装置３００の送信部３１９は、ステップＳ９０１で入力部３１１に入力された削除要求３３９を管理装置５００へ送信する。
　ステップＳ９０３において、管理装置５００の受信部５０１は、ステップＳ９０２で登録装置３００の送信部３１９から送信されてきた削除要求３３９を受信する。
　ステップＳ９０４において、管理装置５００のデータ保管部５２１及び高速照合部５３１は、ステップＳ９０３で受信部５０１が受信した削除要求に含まれる削除データ名に基づき、保管している保管暗号化データ５５１を削除する。
　ステップＳ９０４により、秘匿検索システム１００の削除処理Ｓ１４０は終了する。
＊＊＊他の構成＊＊＊
　本実施の形態では、秘匿検索システム１００の各装置の機能がソフトウェアで実現されるが、変形例として、秘匿検索システム１００の各装置の機能がハードウェアで実現されてもよい。
　この本実施の形態の変形例について、図１１から図１４を用いて説明する。
　図１１は、本実施の形態の変形例に係る鍵生成装置２００の構成を示す図である。
　図１２は、本実施の形態の変形例に係る登録装置３００の構成を示す図である。
　図１３は、本実施の形態の変形例に係る検索装置４００の構成を示す図である。
　図１４は、本実施の形態の変形例に係る管理装置５００の構成を示す図である。
　図１１から図１４に示すように、秘匿検索システム１００の各装置は、ＣＰＵ９１０及び記憶装置９２０に替えて処理回路９０９を備える。
　処理回路９０９は、上述した各装置の「部」の機能及び各装置の記憶部を実現する専用の電子回路である。処理回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、又は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）である。
　秘匿検索システム１００の各装置の「部」の機能は、１つの処理回路９０９で実現されてもよいし、複数の処理回路９０９に分散して実現されてもよい。
　別の変形例として、秘匿検索システム１００の各装置の「部」の機能及び各装置の記憶部がソフトウェアとハードウェアとの組合せで実現されてもよい。即ち、各装置の一部の機能が専用のハードウェアで実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。
　ＣＰＵ９１０、記憶装置９２０、及び、処理回路９０９を、総称して「プロセッシングサーキットリ」という。つまり、秘匿検索システム１００の各装置の構成が図２から図５及び図１１から図１４のいずれに示した構成であっても、「部」の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
　「部」を「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。また、「部」の機能をファームウェアで実現してもよい。
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
　本実施の形態に係る秘匿検索システムは、検索を高速に行うために有用な情報が埋め込まれた検索クエリを生成する検索装置の暗号化部と、検索クエリを受信する管理装置の受信部と、関連キーワードが暗号化された暗号化タグを保管する管理装置のデータ保管部と、保管されている暗号化タグ集合の中から、暗号化された検索キーワードと一致するものを取り出す管理装置の照合部とを備える。よって、確率的であり、かつ、検索処理を高速化するための確定的情報が埋め込まれた検索クエリを用いて暗号化タグを検索することができる。また、本実施の形態に係る秘匿検索システムは、暗号化タグ及び検索クエリが、確率的暗号化によって生成されている。よって、暗号化タグ及び検索クエリは、保管データに関連付けられている関連キーワード及び検索キーワードの確定的情報に依らない。これにより暗号化タグ及び検索クエリは頻度分析耐性が高くなり、安全性が高い。
　さらに、本実施の形態に係る秘匿検索システムは、一度過去に検索された検索キーワードに対する検索クエリに対しては、高速に検索結果を取り出すことができる高速照合部を備える。よって、検索クエリに対して検索結果の保管暗号化データが存在する場合のみ、検索クエリに対する確定的情報を抽出させ、次回以降の再検索の際はこの確定的情報を基に高速に検索結果を取り出すことができる。この確定的情報の抽出は検索結果の保管暗号化データが存在する場合のみ行われるという点が、安全性が高いまま検索を高速化できるとする理由である。
　さらに、本実施の形態に係る秘匿検索システムは、検索クエリ生成時、検索を高速にする情報、すなわち確定的情報を検索クエリに埋め込むかどうかを、確定的指示によりデータ検索者に選択させることができる。よって、本実施の形態に係る秘匿検索システムよれば、事前にデータ検索者が検索クエリに確定的情報を埋め込まないという選択をすることも可能であり、機能性に優れている。
　実施の形態２．
　本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点について説明する。
　本実施の形態において、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａでは、実施の形態１における第１乱数ｒの代わりに、カウンタ値を用いて秘匿検索を行う。本実施の形態では、登録装置３００ａの暗号化処理Ｓ１２３ａにおいて、第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を生成しない。また、検索装置４００ａの検索クエリ生成処理Ｓ１３４ａにおいて、第１乱数ｒの集合Ｒ（Ｄ）を用いずに、検索クエリを生成する。
　図１５を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａの構成について説明する。
　秘匿検索システム１００ａは、鍵生成装置２００と、登録装置３００ａと、検索装置４００ａと、管理装置５００ａとを有する。図１５は、実施の形態１で説明した図１に対応する。秘匿検索システム１００ａの基本的な構成及び機能については、実施の形態１で説明した図１と同様であるため、その説明を省略する。
　次に、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａの有する各装置の構成及び機能について説明する。
＜鍵生成装置２００＞
　本実施の形態に係る鍵生成装置２００の構成及び機能は、実施の形態１で説明した図２と同様であるため、説明を省略する。
　なお、実施の形態１で説明したように、送信部２０９は、鍵生成部２０２で生成された鍵Ｋ１を、登録装置３００ａと検索装置４００ａとに送信し、鍵Ｋ２を、検索装置４００ａと管理装置５００ａとに送信する。このとき、鍵Ｋ２は公知のパラメータとしてもよいし、鍵Ｋ２は鍵Ｋ１と同一でも構わない。また、鍵Ｋ２を用いた暗号化を鍵なしの暗号化で置き換えても構わないし、鍵Ｋ２を用いた暗号化を行わなくても構わない。
＜登録装置３００ａ＞
　次に、図１６を用いて、本実施の形態に係る登録装置３００ａの構成及び機能について説明する。
　本実施の形態に係る登録装置３００ａの構成は、実施の形態１で説明した図３と同様である。登録装置３００ａにおいて、実施の形態１と異なる機能は以下の通りである。
　入力部３１１は、データ登録者から入力された保管データＤの集合Ｕと、Ｕのそれぞれの要素Ｄの保管データ名集合ＩＤと、Ｕのそれぞれの要素Ｄに関連付ける関連キーワードｗの集合Ｗとを受け取る。また、入力部３１１は、保管データＤを削除する削除要求３３９を受け取る。本実施の形態では、保管データＤの保管データ名をＩＤ（Ｄ）と表記し、保管データＤに関連付けられる関連キーワード集合をＷ（Ｄ）と表記する場合もある。
　暗号化部３１２は、鍵保管部３０２から鍵Ｋ１を受け取り、入力部３１１から保管データＤの集合Ｕと保管データ名集合ＩＤと関連キーワードｗの集合Ｗとを受け取り、鍵Ｋ１を用いて保管データＤと、保管データＤに関連付られる関連キーワードの集合Ｗ（Ｄ）とを暗号化する。
　鍵Ｋ１を用いて暗号化された保管データＤを暗号化データＥ（Ｄ）とする。鍵Ｋ１を用いて暗号化された関連キーワードｗを暗号化タグｃとする。なお、暗号化データＥ（Ｄ）の生成には鍵Ｋ１と異なる鍵を用いてもよい。
　即ち、暗号化部３１２は、入力部３１１から受け取った全ての保管データＤと、このＤの保管データ名ＩＤ（Ｄ）と関連キーワード集合Ｗ（Ｄ）に対して、保管データ名ＩＤ（Ｄ）と暗号化タグｃの組（ＩＤ（Ｄ），ｃ）を生成する。以降では、（ＩＤ（Ｄ），ｃ）を保管暗号化データと書く場合がある。なお、保管データ名ＩＤ（Ｄ）には暗号化データＥ（Ｄ）が対応付けられているものとする。つまり、保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）とは、保管データ名ＩＤ（Ｄ）に対応付けられた暗号化データＥ（Ｄ）と暗号化タグｃとの組を表すものとする。なお、暗号化部３１２が生成した保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）の集合を暗号化索引Ｃと書く場合がある。
　送信部３１９は、暗号化部３１２から受け取った暗号化索引Ｃを管理装置５００ａへ送信する。また、送信部３１９は、入力部３１１から受け取った削除要求３３９を管理装置５００ａへ送信する。
　その他の機能については、実施の形態１で説明したものと同様である。
＜検索装置４００ａ＞
　次に、図１７を用いて、本実施の形態に係る検索装置４００ａの構成及び機能について説明する。
　図１７は、実施の形態１で説明した図４に対応する図である。図１７において図４と異なる構成は次の通りである。本実施の形態に係る検索装置４００は、検索記憶部４５０に第１乱数Ｒを記憶していない。その他の構成は、図４と同様である。
　また、検索装置４００において、実施の形態１と異なる機能は以下の通りである。
　受信部４０１は、鍵生成装置２００から送信されてきた鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２、又は管理装置５００から送信されてきた検索結果Ｉ（ｓ）を受信する。
　補助情報保管部４２２は、検索履歴情報４５１を検索記憶部４５０に保管する。即ち、補助情報保管部４２２は、暗号化部４１２から確定的指示ｆ及び検索キーワードｓの確定的情報ｔを受け取り、受信部４０１から検索キーワードｓの検索結果Ｉ（ｓ）を受け取る。そして、補助情報保管部４２２は、管理装置５００により後述する高速索引情報５５４が作成されたことが確認できた場合は確定的情報ｔを検索履歴情報４５１に蓄積する。補助情報保管部４２２は、高速索引情報５５４が作成されたことが確認できなければ何も実行しない。以降では、補助情報保管部４２２により検索記憶部４５０の検索履歴情報４５１に蓄積された全ての確定的情報ｔの集合をＴと書く。
　暗号化部４１２は、鍵保管部４２１から鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２、補助情報保管部４２２から確定的情報ｔの集合Ｔ、入力部４１１から検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。暗号化部４１２は、検索キーワードの確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を送信部４１９へ出力する。
　受信部４０１、補助情報保管部４２２及び暗号化部４１２の機能については、第１乱数Ｒを扱わないという点以外は、実施の形態１と同様である。また、その他の機能については、実施の形態１と同様である。
＜管理装置５００ａ＞
　次に、図１８を用いて、本実施の形態に係る管理装置５００ａの構成及び機能について説明する。
　本実施の形態に係る管理装置５００ａの構成は、実施の形態１で説明した図５と同様である。管理装置５００ａにおいて、実施の形態１と異なる機能は以下の通りである。
　受信部５０１は、鍵生成装置２００から送信された鍵Ｋ２、登録装置３００から送信された暗号化索引Ｃあるいは削除要求３３９、検索装置４００から送信された確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を受信する。
　データ保管部５２１は、受信部５０１から受け取った暗号化索引Ｃを管理記憶部５５０に保管する。また、データ保管部５２１は、受信部５０１から受け取った削除要求３３９に基づき、管理記憶部５５０に保管している保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）を削除する。
　なお、以降の説明では、保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）を保管暗号化データ５５１、暗号化データＥ（Ｄ）を暗号化データ５５２、暗号化タグｃを暗号化タグ５５３として説明する場合がある。
　照合部５０２は、受信部５０１から受け取った検索クエリＱ（ｓ）、鍵保管部５１１から受け取った鍵Ｋ２、データ保管部５２１から受け取った全ての保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）に対して、検索結果Ｉ（ｓ）を生成し、送信部５０９へ出力する。また、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合でない場合、照合部５０２は、確定的情報ｔと検索結果Ｉ（ｓ）を高速照合部５３１へ出力する。
　その他の機能については、実施の形態１と同様である。
　本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａが備える鍵生成装置２００と登録装置３００ａと検索装置４００ａと管理装置５００ａとの各装置のハードウェアについては、実施の形態１と同様である。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
　次に、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａにおける秘匿検索方法６１０及び秘匿検索プログラム６２０による秘匿検索処理Ｓ１００ａについて説明する。
　実施の形態１と同様に、秘匿検索システム１００ａの秘匿検索処理Ｓ１００は、鍵生成保管処理Ｓ１１０と、登録処理Ｓ１２０ａと、検索処理Ｓ１３０ａと、削除処理Ｓ１４０とを有する。
＜鍵生成保管処理Ｓ１１０＞
　本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の鍵生成保管処理Ｓ１１０は、実施の形態１で説明した図６と同様であるため説明を省略する。
＜登録処理Ｓ１２０ａ＞
　図１９を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａの登録処理Ｓ１２０ａについて説明する。図１９は、実施の形態１で説明した図７に対応する図である。図１９において図７と同様の処理については同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図１９のステップＳ７０１、ステップＳ７０２ａ及びステップＳ７０３は登録装置３００ａにより実行される暗号化処理Ｓ１２３ａである。ステップＳ７０７からステップＳ７０８は管理装置５００ａにより実行されるデータ保管処理Ｓ１２５である。本実施の形態では、ステップＳ７０４と、ステップＳ７０５からステップＳ７０６の第１乱数保管処理Ｓ１２４とが存在しない点が実施の形態１とは異なる。
　登録装置３００ａの暗号化処理Ｓ１２３ａにおいて、登録装置３００ａは、保管データ集合Ｕと、Ｕのそれぞれの要素Ｄの保管データ名ＩＤ（Ｄ）と、Ｕのそれぞれの要素Ｄに関連付けられた関連キーワード集合Ｗ（Ｄ）に対し暗号化を実行し、暗号化索引Ｃを生成する。また、登録装置３００は、暗号化索引Ｃと、暗号化データＥ（Ｄ）とを管理装置５００ａに送信する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ７０１において、登録装置３００ａの入力部３１１は、データ登録者から、キーボード、マウスあるいは記憶装置から入力された保管データＤと保管データ名ＩＤ（Ｄ）と保管データＤに関連付ける関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）とを受け取る。もし、データ登録者から保管データ名ＩＤ（Ｄ）の入力がなければ、入力部３１１は、入力された保管データＤの保管データ名ＩＤ（Ｄ）を乱数と割り当ててもよいし、他の保管データの保管データ名と重複しないように０より大きい整数の値を順に割り当ててもよい。
　ステップＳ７０２ａにおいて、登録装置３００ａの暗号化部３１２は、ステップＳ６０５で鍵保管部３０２に保管された鍵Ｋ１を受け取る。また、暗号化部３１２は、ステップＳ７０１で入力部３１１に入力された保管データ集合Ｕと、Ｕのそれぞれの要素Ｄの保管データ名ＩＤ（Ｄ）と、Ｕのそれぞれの要素Ｄの関連キーワードｗの集合Ｗ（Ｄ）とを受け取る。そして、暗号化部３１２は、以下の処理を行う。
　保管データＤの関連キーワードの集合Ｗ（Ｄ）の要素の一つを関連キーワードｗとする。暗号化部３１２は、Ｗに含まれる全ての関連キーワードｗに対して、ｃ＝Ｅ（Ｋ１，ｗ，ｊ）とする。また、（ＩＤ（Ｄ），ｃ）として、暗号化索引Ｃの要素である保管暗号化データを生成する。ただし、ｊはｗに対して重複なく割り振られる値である。具体的には、複数の保管データに関連するキーワードｗが存在する場合、それぞれの保管データに対して暗号化タグｃ＝Ｅ（Ｋ１，ｗ，ｊ）が生成されるが、このときｊは重複することなく割り振る。すなわち、暗号化タグｃの集合を考えると、無視できる確率を除いてその集合の要素は互いに異なる。ｊは、具体的には、カウンタ値である。ｊをカウンタ値とした場合、キーワードｗ毎にカウンタ値ｊを初期値１として設定し、同じキーワードｗの暗号化タグｃを生成するたびにｊに１を加える。ｊは、具体的には、ハッシュチェインのハッシュ値である。ｊをハッシュ値とした場合、キーワードｗ毎にハッシュ値ｊを初期値１として設定し、同じキーワードｗの暗号化タグｃを生成するたびにｊをｊのハッシュ値に更新する。なお、Ｅは暗号化関数とする。具体的には、ＥはＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）のような共通鍵暗号方式、ＨＭＡＣ（Ｈａｓｈ－ｂａｓｅｄ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅ）のようなメッセージ認証符号、ＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｈａｓｈ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）－２５６のようなハッシュ関数である。
　以上のように、登録装置３００ａの暗号化部３１２は、暗号化索引Ｃを生成する。
　なお、関連キーワードｗが関連付いていない保管データＤに対して、ｊ＞｜Ｕ｜であるようなｊを用いて保管暗号化データを生成し暗号化索引Ｃに追加してよい。これにより、暗号化索引Ｃにおける保管データ名の出現頻度を均一にすることもできる。また、どの保管データＤにも関連付いていない関連キーワードに対して保管暗号化データを生成し暗号化索引Ｃに追加してよい。これにより、暗号化索引Ｃのサイズを調節することもできる。
　ステップＳ７０３において、登録装置３００ａの送信部３１９は、ステップＳ７０２ａで生成した暗号化索引Ｃを管理装置５００ａへ送信する。
　管理装置５００ａのデータ保管処理Ｓ１２５において、管理装置５００ａは、保管データＤが暗号化された暗号化データＥ（Ｄ）と、保管データＤに関連付けられた関連キーワードＷ（Ｄ）に対し暗号化を実行することにより生成された暗号化索引Ｃとを受信する。そして、管理装置５００ａは、暗号化データＥ（Ｄ）と暗号化索引Ｃとを管理記憶部５５０に保管する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ７０７において、管理装置５００ａの受信部５０１は、ステップＳ７０３で登録装置３００ａの送信部３１９から送信された暗号化索引Ｃを、管理装置５００ａの通信装置９５０を介して受信する。
　ステップＳ７０８において、管理装置５００ａのデータ保管部５２１は、ステップＳ７０７で受信部５０１が受信した暗号化索引Ｃを管理記憶部５５０に保管する。上述したように、暗号化索引Ｃは、保管データ名ＩＤ（Ｄ）に対応付けられた暗号化データＥ（Ｄ）と、暗号化タグｃとの組の集合である。
　以上で、秘匿検索システム１００ａの登録処理Ｓ１２０ａは終了する。
＜検索処理Ｓ１３０ａ＞
　図２０を用いて、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００ａの検索処理Ｓ１３０ａについて説明する。図２０は、実施の形態１で説明した図８に対応する図である。図２０において、図８と同様の処理ついては同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図２０のステップＳ８０１からステップＳ８１１は、検索装置４００ａと管理装置５００ａとが実行する処理である。ステップＳ８０１からステップＳ８０３は検索装置４００ａにより実行される検索クエリ生成処理Ｓ１３４ａである。ステップＳ８０４からステップＳ８０８は管理装置５００ａによって実行される判定処理Ｓ１３５ａである。ステップＳ８０９からステップＳ８１１は検索装置４００ａにより実行される結果出力処理Ｓ１３６である。
　検索装置４００ａの検索クエリ生成処理Ｓ１３４ａにおいて、検索装置４００ａは、管理記憶部５５０に保管されている暗号化データＥ（Ｄ）を検索する検索キーワードｓを取得する。検索装置４００ａは、検索キーワードｓから一意に定まる確定的情報ｔを算出し、検索キーワードｓに対し確定的情報ｔを用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリＱ（ｓ）を生成する。そして、検索装置４００は、検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００に送信する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ８０１において、検索装置４００ａの入力部４１１は、データ検索者により、キーボード、マウスあるいは記憶装置から入力された検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。
　ここで、確定的指示ｆは、検索キーワードｓを暗号化する際に確定的情報ｔを用いるか否かを指示するものであり、具体的にはフラグである。確定的指示ｆは、高速索引作成フラグともいう。また、検索キーワードｓを暗号化する際に確定的情報ｔを用いるとは、検索クエリＱ（ｓ）に高速検索に有効な情報である確定的情報ｔを埋め込むことを意味する。
　検索装置４００ａは、確定的指示ｆを取得し、確定的指示ｆにより確定的情報ｔを用いると指示された場合、検索キーワードｓに対し確定的情報ｔを用いて確率暗号方式の暗号化を実行する。
　また、検索装置４００ａは、確定的指示ｆにより確定的情報ｔを用いないと指示された場合、検索キーワードｓに対し確定的情報ｔを用いずに確率暗号方式の暗号化を実行する。ステップＳ８０１の処理は、実施の形態１と同様である。
　ステップＳ８０２ａにおいて、検索装置４００ａの暗号化部４１２は、ステップＳ６０７で鍵保管部４２１に保管された鍵Ｋ１及び鍵Ｋ２、及び補助情報保管部４２２により管理される確定的情報ｔの集合Ｔ、ステップＳ８０１で入力部４１１に入力された検索キーワードｓ及び確定的指示ｆを受け取る。暗号化部４１２は、受け取ったデータを用いて以下の処理を行う。
　図２１を用いて、本実施の形態に係る検索処理Ｓ１３０ａのキーワード暗号化処理Ｓ８０２ａについて説明する。図２１は、実施の形態１で説明した図９に対応する図である。図２１において、図９と同様の処理ついては同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　ステップＳ４０１において、検索装置４００ａは、検索キーワードｓに対して確定暗号方式の暗号化を実行することにより確定的情報ｔを算出する。具体的には、暗号化部４１２は、検索キーワードｓの確定的情報ｔをｔ＝Ｅ（Ｋ１，ｓ）とする。なお、確定的情報ｔの生成に用いる鍵はＫ１と異なる鍵を用いてもよい。
　ステップＳ４０２において、暗号化部４１２は、ステップＳ４０１で確定的情報ｔを算出すると、算出した確定的情報ｔが検索記憶部４５０に蓄積されているか否かを判定する。暗号化部４１２は、算出した確定的情報ｔが検索記憶部４５０に蓄積されている場合（Ｓ４０２でＹＥＳ）、この確定的情報ｔを管理装置５００ａに送信する。
　具体的には、暗号化部４１２は、集合Ｔに、算出した確定的情報ｔが含まれているか確認する。算出した確定的情報ｔが集合Ｔに含まれている場合、暗号化部４１２は、算出した確定的情報ｔを送信部４１９へ出力する（ステップＳ４０３）。
　ステップＳ４０４ａにおいて、暗号化部４１２は、確定的情報ｔが検索記憶部４５０に蓄積されていない場合（Ｓ４０２でＮＯ）、すなわち、算出した確定的情報ｔが集合Ｔに含まれていない場合、検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００ａに送信する。
　暗号化部４１２は、検索クエリＱ（ｓ）を以下のように生成する。暗号化部４１２は、乱数を生成し、確定的情報ｔとを用いて、検索キーワードｓに対し確率暗号方式の暗号化を実行する。具体的には、暗号化部４１２は、１から保管データ集合Ｕの要素数のカウンタ値ｊ（１＜＝ｊ＜｜Ｕ｜）に対して、暗号文ｄｉをｄｉ＝Ｅ（Ｋ１，ｗ，ｊ）とする。次に、それぞれの暗号文ｄｉに対して、暗号文ｋｉをｋｉ＝Ｅ（Ｋ２，ｄｉ）とする。さらに、乱数生成器によって乱数ｖを生成し、暗号文ｑｉをｑｉ＝（Ｅ（ｋｉ，ｔ｜｜ｖ），ｖ）とする。このとき、確定的指示ｆが偽の場合は、ｔの代わりに意味のない乱数を用いる。ここで、演算｜｜はビット列の連結を表す。生成した暗号文ｑｉの集合をＱ（ｓ）と書く。暗号文ｑｉの集合Ｑ（ｓ）を検索クエリと呼ぶ。なお、乱数ｖは、ｑｉそれぞれに含めずに、Ｑ（ｓ）にひとつだけ含めてもよい。最後に、検索クエリＱ（ｓ）を送信部４１９へ出力する（ステップＳ４０５）。また、確定的指示ｆ及び確定的情報ｔを補助情報保管部４２２に出力する。
　なお、暗号文ｑｉに乱数ｖを含めず、代わりにｑｉ＝Ｅ（ｋｉ，０λ｜｜ｔ｜｜ｖｉ）とすることもできる。検索クエリＱ（ｓ）と暗号化タグｃとの一致判定の際は、暗号文ｑｉを復号した結果、平文に０λが現れるならば一致、そうでなければ不一致として判定できる。
　ステップＳ４０６において、送信部４１９は、確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００ａに送信する。
　以上でステップＳ８０２ａの処理を終わり、図８のステップＳ８０３に進む。なお、ステップＳ８０２ａにおいて、ステップＳ４０１からステップＳ４０３、及びステップＳ４０５からステップＳ４０６の処理は、実施の形態１と同様である。
　ステップＳ８０３において、検索装置４００ａの送信部４１９は、ステップＳ８０２ａで暗号化部４１２が生成した、確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を管理装置５００ａへ送信する。
　以上で検索装置４００ａの検索クエリ生成処理Ｓ１３４ａの処理を終わり、ステップＳ８０４に進む。
　管理装置５００ａの判定処理Ｓ１３５ａにおいて、管理装置５００ａは、検索装置４００ａから検索クエリＱ（ｓ）を受信すると、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる検索キーワードｓが、管理記憶部５５０に保管されている暗号化タグｃを復号して得られる関連キーワードｗと一致するか否かを判定する。管理装置５００ａは、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる検索キーワードｓが、暗号化タグｃを復号して得られる関連キーワードｗと一致した場合、暗号化タグｃに対応する暗号化データＥ（Ｄ）を含む検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００ａに送信すると共に、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる確定的情報ｔと暗号化タグｃに対応する暗号化データＥ（Ｄ）とを対応付けて管理記憶部５５０に記憶する。
　管理装置５００ａは、検索装置４００ａから確定的情報ｔを受信すると、確定的情報ｔに対応する暗号化データＥ（Ｄ）を管理記憶部５５０から取得し、取得した暗号化データＥ（Ｄ）を含む検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００ａに送信する。
　以下に具体的に説明する。
　ステップＳ８０４において、管理装置５００ａの受信部５０１は、ステップＳ８０３で検索装置４００の送信部４１９から送信された、確定的情報ｔ又は検索クエリＱ（ｓ）を受信する。
　ステップＳ８０４ａにおいて検索クエリか確定的情報かを判定し、受信部５０１が検索クエリＱ（ｓ）を受信した場合、処理はステップ８０５ａ１に進み、受信部５０１が確定的情報ｔを受信した場合、処理はステップ８０７に進む。
　ステップＳ８０５ａ１において、管理装置５００ａの照合部５０２は、ステップＳ８０４で受信部５０１が受信した情報が検索クエリＱ（ｓ）であった場合、ステップＳ６０９で鍵保管部５１１が保管した鍵Ｋ２、ステップＳ７０８でデータ保管部５２１が保管した全ての保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）に対して、以下の処理を行う。
　照合部５０２は、空の検索結果Ｉ（ｓ）を用意する。照合部５０２は、全ての保管暗号化データ（ＩＤ（Ｄ），ｃ）と検索クエリＱ（ｓ）に対して、以下の処理を行う。暗号化索引Ｃに含まれる全ての暗号化タグｃと、検索クエリＱ（ｓ）の全ての要素ｑの、任意のペア（ｃ，ｑ）に対して、一致判定を以下のようにして行う。ｑの２つの要素をｅ１，ｅ２とする。暗号文ｋをｋ＝Ｅ（Ｋ２，ｃ）とする。復号関数であるＤｅｃを用いて、ｍ＝Ｄｅｃ（ｋ，ｅ１）とする。ｍをｍ１とｍ２に分割する。ｍ２がｅ２と一致するとき、ｃとｑは一致したと判定する。これは即ち、検索クエリＱ（ｓ）の要素と一致する要素が暗号化索引Ｃに含まれていることを示している。このとき、ｍ１は確定的情報ｔである。ｃとｑが一致した場合、検索結果Ｉ（ｓ）に保管データ名ＩＤ（Ｄ）を加える。ここで、検索結果Ｉ（ｓ）に保管データ名ＩＤ（Ｄ）を加えるとは、保管データ名ＩＤ（Ｄ）に対応付けられた暗号化データＥ（Ｄ）を検索結果Ｉ（ｓ）に含めることを意味する。
　上記の処理は、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる検索キーワードｓが、管理記憶部５５０に保管されている暗号化タグｃを復号して得られる関連キーワードｗと一致するか否かを判定する処理である。
　照合部５０２は、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合の場合、即ち、ステップＳ８０５ａでＹＥＳの場合、送信部５０９に検索結果Ｉ（ｓ）を出力する。照合部５０２は、検索結果Ｉ（ｓ）が空集合でない場合、即ちステップ８０５ａでＮＯの場合、高速照合部５３１に確定的情報ｔとしてのｍ１及び検索結果Ｉ（ｓ）を出力する。
　ステップＳ８０６において、管理装置５００ａの高速照合部５３１は、検索クエリＱ（ｓ）を復号して得られる確定的情報ｔと検索結果Ｉ（ｓ）とを対応付けて管理記憶部５５０に記憶する。具体的には、高速照合部５３１は、ステップＳ８０５ａ１で照合部５０２から受け取った確定的情報ｔ及び検索結果Ｉ（ｓ）を入力とする。そして、高速照合部５３１は、確定的情報ｔをキーとして検索結果Ｉ（ｓ）を高速に取出せる高速索引情報５５４を管理記憶部５５０に保管する。高速索引情報５５４は、具体的にはハッシュテーブルを利用することにより実現される。
　ステップＳ８０７において、管理装置５００ａの高速照合部５３１は、ステップＳ８０４で受信部５０１が受信した情報が確定的情報ｔであった場合、受信部５０１から確定的情報ｔを受け取る。高速照合部５３１は、受け取った確定的情報ｔに対して、高速索引情報５５４から対応する検索結果Ｉ（ｓ）を取り出し、送信部５０９へＩ（ｓ）を出力する。高速照合部５３１は、受け取った確定的情報ｔに対応する検索結果Ｉ（ｓ）がない場合、送信部５０９へＩ（ｓ）として空集合を出力する。
　ステップＳ８０８において、管理装置５００ａの送信部５０９は、照合部５０２又は高速照合部５３１から受け取った検索結果Ｉ（ｓ）を検索装置４００へ送信する。
　以上で管理装置５００ａの判定処理Ｓ１３５ａの処理を終わり、ステップＳ８０９に進む。なお、ステップＳ８０３、ステップＳ８０４及びステップＳ８０４ａの処理は、実施の形態１と同様である。また、ステップＳ８０５ａ、ステップＳ８０６、ステップＳ８０７及びステップＳ８０８の処理は、実施の形態１と同様である。
　検索装置４００ａの結果出力処理Ｓ１３６において、検索装置４００ａは、管理装置５００ａから検索結果Ｉ（ｓ）を受信すると、確定的情報ｔを検索記憶部４５０に蓄積する。ステップＳ８０９からステップＳ８１１の結果出力処理Ｓ１３６は、実施の形態１と同様である。
　以上により、秘匿検索システム１００ａの検索処理Ｓ１３０ａは終了する。
　なお、秘匿検索システム１００ａの削除処理Ｓ１４０については、実施の形態１で説明した図１０の処理と同様であるため、説明を省略する。
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
　本実施の形態に係る秘匿検索システムは、検索を高速に行うために有用な情報が埋め込まれた検索クエリを生成する検索装置の暗号化部と、検索クエリを受信する管理装置の受信部とを備える。また、秘匿検索システムは、関連キーワードが暗号化された暗号化タグを保管する管理装置のデータ保管部と、保管されている暗号化タグ集合の中から、暗号化された検索キーワードと一致するものを取り出す管理装置の照合部とを備える。よって、本実施の形態に係る秘匿検索システムは、確率的であり、かつ、検索処理を高速化するための確定的情報が埋め込まれた検索クエリを用いて暗号化タグを検索することができる。また、本実施の形態に係る秘匿検索システムは、検索クエリが、確率的暗号化によって生成されている。よって、検索クエリは、検索キーワードの確定的情報に依らない。これにより検索クエリは頻度分析耐性が高くなり、安全性が高い。
　また、本実施の形態に係る秘匿検索システムは、暗号化タグが、確定的暗号化によって生成されているが、暗号化タグｃを生成する際、同じ関連キーワードｗに対してカウンタ値ｊを重複なく入力することで、同じ関連キーワードｗに対する暗号化タグｃも重複しない。すなわち、カウンタ値を使用することで暗号文を常に変化させ、頻度分析を回避している。これにより暗号化タグは頻度分析耐性が高くなり、安全性が高い。また、本実施の形態に係る秘匿検索システムでは、検索装置において第１乱数ｒを記憶させる必要がなくなった。
　以上、実施の形態１及び２について説明した。実施の形態１及び２では、秘匿検索システムは、鍵生成装置、登録装置、検索装置、管理装置を備え、各装置が１つのコンピュータである場合について説明した。しかし、鍵生成装置と登録装置とが１つのコンピュータであってもよい。また、検索装置と管理装置とが１つのコンピュータであってもよい。また、全ての装置が１つのコンピュータで実現されていても構わない。上記の実施の形態１及び２で説明した機能を実現することができれば、秘匿検索システムの各装置をどのように組み合わせて秘匿検索システムを構成しても構わない。
　また、秘匿検索システムの各装置において、「部」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組合せを採用してもよい。つまり、秘匿検索システムの各装置の機能ブロックは、上記の実施の形態１及び２で説明した機能を実現することができれば、任意である。これらの機能ブロックを、どのような組合せで各装置を構成しても構わない。また、これらの機能ブロックを、任意のブロック構成で各装置を構成しても構わない。
　また、実施の形態１及び２のうち、複数を部分的に組合せて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの発明を部分的に実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組合せて実施しても構わない。
　なお、上記の実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物あるいは用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
　１００　秘匿検索システム、１０１　ネットワーク、２００　鍵生成装置、２０１　パラメータ受信部、２０２　鍵生成部、２０９　送信部、２５０　鍵生成記憶部、３００　登録装置、３０１　受信部、３０２　鍵保管部、３１１　入力部、３１２　暗号化部、３１９　送信部、３５０　登録記憶部、３３９　削除要求、４００　検索装置、４０１　受信部、４１１　入力部、４１２　暗号化部、４１９　送信部、４２１　鍵保管部、４２２　補助情報保管部、４３９　検索結果出力部、４５０　検索記憶部、４５１　検索履歴情報、５００　管理装置、５０１　受信部、５１１　鍵保管部、５２１　データ保管部、５３１　高速照合部、５０２　照合部、５０９　送信部、５５０　管理記憶部、５５１　保管暗号化データ、５５２　暗号化データ、５５３　暗号化タグ、５５４　高速索引情報、６１０　秘匿検索方法、６２０　秘匿検索プログラム、９０９　処理回路、９１０　ＣＰＵ、９２０　記憶装置、９３０　入力インタフェース、９４０　出力インタフェース、９５０　通信装置、９２１　メモリ、９２２　補助記憶装置、Ｓ１００　秘匿検索処理、Ｓ１１０　鍵生成保管処理、Ｓ１２０　登録処理、Ｓ１３０　検索処理、Ｓ１３４　検索クエリ生成処理、Ｓ１３５　判定処理、Ｓ１３６　結果出力処理、Ｓ１４０　削除処理、Ｋ１，Ｋ２　鍵、Ｅ（Ｄ）　暗号化データ、Ｃ（Ｄ）　暗号化タグ、ｓ　検索キーワード、ｆ　確定的指示、ｔ　確定的情報、Ｑ（ｓ）　検索クエリ、ｒ　第１乱数、ｕｉ　第２乱数、λ　パラメータ、１００ａ　秘匿検索システム、３００ａ　登録装置、４００ａ　検索装置、５００ａ　管理装置、Ｓ１００ａ　秘匿検索処理、Ｓ１２０ａ　登録処理、Ｓ１３０ａ　検索処理、Ｓ１３４ａ　検索クエリ生成処理、Ｓ１３５ａ　判定処理、ｖ　乱数。

Claims (19)

  1. 　記憶装置である管理記憶部を備え、保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行することにより生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管する管理装置と、
    　前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信する検索装置と
    を備え、
    　前記管理装置は、
    　前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する秘匿検索システム。
  2. 　前記管理装置は、
    　前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致した場合、前記暗号化タグに対応する前記暗号化データを含む検索結果を前記検索装置に送信し、
    　前記検索装置は、
    　記憶装置である検索記憶部を備え、前記管理装置から前記検索結果を受信すると、前記確定的情報を前記検索記憶部に蓄積する請求項１に記載の秘匿検索システム。
  3. 　前記管理装置は、
    　前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致した場合、前記検索クエリを復号して得られる前記確定的情報と前記暗号化タグに対応する前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に記憶する請求項２に記載の秘匿検索システム。
  4. 　前記検索装置は、
    　前記確定的情報を算出すると、前記確定的情報が前記検索記憶部に蓄積されているか否かを判定し、前記確定的情報が前記検索記憶部に蓄積されていない場合に前記検索クエリを前記管理装置に送信し、前記確定的情報が前記検索記憶部に蓄積されている場合に前記確定的情報を前記管理装置に送信し、
    　前記管理装置は、
    　前記検索装置から前記確定的情報を受信すると、前記確定的情報に対応する前記暗号化データを前記管理記憶部から取得し、取得した前記暗号化データを含む前記検索結果を前記検索装置に送信する請求項３に記載の秘匿検索システム。
  5. 　前記検索装置は、
    　前記検索キーワードに対して確定暗号方式の暗号化を実行することにより前記確定的情報を算出する請求項１から４のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  6. 　前記検索装置は、
    　前記検索キーワードを暗号化する際に前記確定的情報を用いるか否かを指示する確定的指示を取得し、前記確定的指示により前記確定的情報を用いると指示された場合、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行し、前記確定的指示により前記確定的情報を用いないと指示された場合、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いずに確率暗号方式の暗号化を実行する請求項１から５のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  7. 　前記秘匿検索システムは、さらに、
    　第１乱数を生成し、前記第１乱数を用いて、前記関連キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行することにより前記暗号化タグを生成し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを前記管理装置に送信すると共に、前記第１乱数を前記検索装置に送信する登録装置を備え、
    　前記検索装置は、
    　第２乱数を生成し、前記第２乱数と、前記登録装置から受信した前記第１乱数と、前記確定的情報とを用いて、前記検索キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行する請求項１から６のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  8. 　前記管理装置は、
    　前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを削除する削除要求を受信し、前記削除要求に基づいて前記管理記憶部から前記暗号化データを削除する請求項１から７のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  9. 　記憶装置である管理記憶部を備えた管理装置と検索装置とを有する秘匿検索システムの秘匿検索方法において、
    　前記管理装置が、保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行することにより生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管し、
    　前記検索装置が、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信し、
    　前記管理装置が、前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する秘匿検索方法。
  10. 　記憶装置である管理記憶部を備えた管理装置と検索装置とを有する秘匿検索システムの秘匿検索プログラムにおいて、
    　保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行することにより生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管するデータ保管処理と、
    　前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信する検索クエリ生成処理と、
    　前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する判定処理と
    をコンピュータに実行させる秘匿検索プログラム。
  11. 　記憶装置である管理記憶部を備え、保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードを暗号化して生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管する管理装置と、
    　前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信する検索装置と
    を備え、
    　前記管理装置は、
    　前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する秘匿検索システム。
  12. 　前記管理装置は、
    　前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致した場合、前記暗号化タグに対応する前記暗号化データを含む検索結果を前記検索装置に送信し、
    　前記検索装置は、
    　記憶装置である検索記憶部を備え、前記管理装置から前記検索結果を受信すると、前記確定的情報を前記検索記憶部に蓄積する請求項１１に記載の秘匿検索システム。
  13. 　前記管理装置は、
    　前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致した場合、前記検索クエリを復号して得られる前記確定的情報と前記暗号化タグに対応する前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に記憶する請求項１２に記載の秘匿検索システム。
  14. 　前記検索装置は、
    　前記確定的情報を算出すると、前記確定的情報が前記検索記憶部に蓄積されているか否かを判定し、前記確定的情報が前記検索記憶部に蓄積されていない場合に前記検索クエリを前記管理装置に送信し、前記確定的情報が前記検索記憶部に蓄積されている場合に前記確定的情報を前記管理装置に送信し、
    　前記管理装置は、
    　前記検索装置から前記確定的情報を受信すると、前記確定的情報に対応する前記暗号化データを前記管理記憶部から取得し、取得した前記暗号化データを含む前記検索結果を前記検索装置に送信する請求項１３に記載の秘匿検索システム。
  15. 　前記検索装置は、
    　前記検索キーワードに対して確定暗号方式の暗号化を実行することにより前記確定的情報を算出する請求項１１から１４のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  16. 　前記検索装置は、
    　前記検索キーワードを暗号化する際に前記確定的情報を用いるか否かを指示する確定的指示を取得し、前記確定的指示により前記確定的情報を用いると指示された場合、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行し、前記確定的指示により前記確定的情報を用いないと指示された場合、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いずに確率暗号方式の暗号化を実行する請求項１１から１５のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  17. 　前記秘匿検索システムは、さらに、
    　カウンタ値を生成し、前記カウンタ値を用いて、前記関連キーワードに対し暗号化を実行することにより前記暗号化タグを生成し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを前記管理装置に送信する登録装置を備え、
    　前記検索装置は、
    　乱数を生成し、前記乱数と、前記登録装置で生成した前記カウンタ値とを用いて、前記検索キーワードに対し確率暗号方式の暗号化を実行する請求項１１から１６のいずれか１項に記載の秘匿検索システム。
  18. 　記憶装置である管理記憶部を備えた管理装置と検索装置とを有する秘匿検索システムの秘匿検索方法において、
    　前記管理装置が、保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードを暗号化して生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管し、
    　前記検索装置が、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信し、
    　前記管理装置が、前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する秘匿検索方法。
  19. 　記憶装置である管理記憶部を備えた管理装置と検索装置とを有する秘匿検索システムの秘匿検索プログラムにおいて、
    　保管データが暗号化された暗号化データと、前記保管データに関連付けられた関連キーワードを暗号化して生成された暗号化タグとを受信し、前記暗号化タグと前記暗号化データとを対応付けて前記管理記憶部に保管するデータ保管処理と、
    　前記管理記憶部に保管されている前記暗号化データを検索する検索キーワードを取得すると、前記検索キーワードから一意に定まる確定的情報を算出し、前記検索キーワードに対し前記確定的情報を用いて確率暗号方式の暗号化を実行することにより検索クエリを生成し、前記検索クエリを前記管理装置に送信する検索クエリ生成処理と、
    　前記検索装置から前記検索クエリを受信すると、前記検索クエリを復号して得られる前記検索キーワードが、前記管理記憶部に保管されている前記暗号化タグを復号して得られる関連キーワードと一致するか否かを判定する判定処理と
    をコンピュータに実行させる秘匿検索プログラム。
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