プライバシー保護データマイニング実用化に向けた準同型暗号Toolkitの研究開発

隐私保护数据挖掘实用同态加密工具包的研发

• 批准号: 19K20275
• 负责人: 林 卓也
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Information and Communications Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K20275/
• 关键词: 準同型暗号; 暗号実装; プライバシー保護データマイニング

本研究課題の目的である準同型暗号Toolkitの開発を目的に、2019年度では既存の準同型暗号の実装手法の調査と改善を行った。特に、現在最も実用に近いRing-LWEベース準同型暗号に焦点を当て、Ring-LWEベース準同型暗号の演算に用いられるNumber-theoretic Transform (NTT)の実装について、耐量子計算機暗号(PQC)の文脈での実装研究も含め調査した。この結果、Ring-LWEベースPQCのNTT実装研究がより進んでおり、また、それらの多くは準同型暗号へ適用されていないことが分かった。そこで、Ring-LWEベースPQCで提案されているNTT実装手法について、準同型暗号への適用を考察した。既存のRing-LWEベース準同型暗号の実装では、Longa-NaehrigのNTT[CANS'16]が多く用いられているが、PQCにおいてはより高速なScottのNTT[IMACC'17]が提案されている。そこで、ScottのNTTの準同型暗号への適用について考察し、適用におけるパラメータ条件や高速な実装方法を提案した。実際にソフトウェア実装を行い、高速な準同型暗号向けNTTライブラリ"NFLlib"[CT-RSA'16]と比較、実測値で二倍弱の高速化に成功した。開発したソフトウェアはgithubにてオープンソースとして公開している。これらの知見を基にアーキテクチャや暗号パラメータに基づく自動最適化に着手する予定である。

The purpose of this research project is to である the development of the quasi-homomorphic code Toolkit を the purpose of に the investigation of the actual installation methods of the existing で で quasi-homomorphic code in 2019 と to improve を and った. に, now the most も be used に nearly い Ring - LWE ベ ー ス type with sign に focus を when て, Ring - LWE ベ ー ス quasi with type sign の calculus に い ら れ る the Number - theoretic Transform (NTT) <s:1> actual equipment に に に て て て, quantum computer code (PQC) <s:1> context で <s:1> actual equipment research <e:1> including め investigation た た. こ の results, the Ring - LWE ベ ー ス PQC の NTT loading study be が よ り into ん で お り, ま た, そ れ ら の more く は quasi type with code へ applicable さ れ て い な い こ と が points か っ た. そ こ で, Ring - LWE ベ ー ス PQC で proposal さ れ て い る NTT loading technique be に つ い て, quasi with cipher へ の applicable を investigation し た. Existing の Ring - LWE ベ ー ス quasi same type cipher の be loaded で は, Longa Naehrig の NTT [16] が as CANS 'く with い ら れ て い る が, PQC に お い て は よ り high-speed な Scott の NTT [IMACC' 17] が proposal さ れ て い る. そ こ で, Scott の NTT の quasi type with cipher へ の applicable に つ い て investigation し, suitable に お け る パ ラ メ ー や high-speed な タ conditions be loading method proposed を し た. Be interstate に ソ フ ト ウ ェ ア line be loaded を い, high-speed な quasi type with code to け NTT ラ イ ブ ラ リ "NFLlib" [CT - RSA '16] と comparison, be measured numerical で high speed double weak の に successful し た. Publish on たソフトウェア たソフトウェア githubにて たソフトウェア プ プ ソ スと スと て て make public て て る る る. こ れ ら の knowledge を base に ア ー キ テ ク チ ャ や cipher パ ラ メ ー タ に base づ く automatic optimization に to す る designated で あ る.

项目成果

FasterNTT

更快的NTT

Ring-LWE準同型暗号におけるNumber-theoretic Transformの実装高速化

加速 Ring-LWE 同态加密中数论变换的实现

• 发表时间: 2020
• 作者: Gao Yun;Hasegawa Hirokazu;Yamaguchi Yukiko;Shimada Hajime;林 卓也
• 通讯作者: 林 卓也