| 講演名 | 2020-07-20 ストカスティック演算を用いた確率的準同型暗号の構成に関する検討 小関 隆介(東北大), 上野 嶺(東北大), 本間 尚文(東北大), |
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| 抄録(和) | 本稿では，ストカスティック演算(SC: Stochastic Computing)と呼ばれる確率的演算を暗号文上で評価可能な確率的準同型暗号(PHE: Probabilistc Homomorphic Encryption)の構成について述べる.PHEは単演算準同型暗号を用いて構成され，確率的加算と乗算の両方をブートストラップ無しで任意回計算できる．一方で，準同型評価結果はストカスティック演算に由来するノイズを含むため，そのノイズの評価と抑制が課題となる．本稿では，まず準同型評価結果に含まれるノイズの観点から確率的加算の評価がPHEの準同型評価回数のボトルネックとなっていることに着目し，新たな確率的加算手法を提案し，それにより暗号文サイズとのトレードオフで演算精度を大幅に向上できることを示す．その上で，様々なHEを用いたPHEの構成について述べ，その基本性能を評価する．特に，本稿で新たに示す格子暗号を用いた構成が計算効率の観点から優れていることを示す． |
| 抄録(英) | In this paper, we describe a construct and evaluation of probabilistic homomorphic encryption (PHE)scheme. PHE is constructed by a combination of additive/multiplicative homomorphic encryption scheme andstochastic computing (SC), and is able to evaluate probabilistic addition and multiplication any number of timeswithout bootstrapping. On the other hand, homomorphic evaluation results contain noise owing to SC, and there-fore it is important to evaluate and suppress the noise in PHE. This paper first present a new stochastic additionfor saving the noise at the expense of computational cost/ciphertext sizes because the stochastic addition can bea major bottleneck of PHE in terms of noise. This paper then evaluates the computational performance of PHEconstructions based on major homomorphic encryption schemes, and shows that a new PHE construction usinglattice-based cryptography achieves the highest efficiency in terms of implementation cost in this evaluation. |
| キーワード(和) | 準同型暗号 / ストカスティック計算 |
| キーワード(英) | Homomorphic Encryption / Stochastic Computing |
| 資料番号 | ISEC2020-23,SITE2020-20,BioX2020-26,HWS2020-16,ICSS2020-10,EMM2020-20 |
| 発行日 | 2020-07-13 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SITE / ISEC / HWS / EMM / BioX / IPSJ-CSEC / IPSJ-SPT / ICSS |
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| 開催期間 | 2020/7/20(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | セキュリティ、一般 |
| テーマ（英） | Security, etc. |
| 委員長氏名（和） | 小川 賢(神戸学院大) / 廣瀬 勝一(福井大) / 池田 誠(東大) / 川村 正樹(山口大) / 大塚 玲(産総研) / / / 高倉 弘喜(NII) |
| 委員長氏名（英） | Masaru Ogawa(Kobe Gakuin Univ.) / Shoichi Hirose(Univ. of Fukui) / Makoto Ikeda(Univ. of Tokyo) / Masaki Kawamura(Yamaguchi Univ.) / Akira Otsuka(AIST) / / / Hiroki Takakura(NII) |
| 副委員長氏名（和） | 大谷 卓史(吉備国際大) / 辰己 丈夫(放送大) / 伊豆 哲也(富士通研) / 國廣 昇(東大) / 島崎 靖久(ルネサスエレクトロニクス) / 永田 真(神戸大) / 岩田 基(阪府大) / 藤吉 正明(都立大) / 青木 隆浩(富士通研) / 市野 将嗣(電通大) / / / 吉岡 克成(横浜国大) / 神谷 和憲(NTT) |
| 副委員長氏名（英） | Takushi Otani(Kibi International Univ.) / Takeo Tatsumi(Open Univ. of Japan) / Tetsuya Izu(Fujitsu Labs.) / Noboru Kunihiro(Univ. of Tokyo) / Yasuhisa Shimazaki(Renesas Electronics) / Makoto Nagata(Kobe Univ.) / Motoi Iwata(Osaka Prefecture Univ.) / Masaaki Fujiyoshi(Tokyo Metropolitan Univ.) / Takahiro Aoki(Fujitsu Labs.) / Masatsugu Ichino(Univ. of Electro-Comm.) / / / Katsunari Yoshioka(Yokohama National Univ.) / Kazunori Kamiya(NTT) |
| 幹事氏名（和） | 加藤 尚徳(KDDI総合研究所) / 吉永 敦征(山口県立大) / 面 和成(筑波大) / 山本 大(富士通研) / 小野 貴継(九大) / 高橋 順子(NTT) / 稲村 勝樹(東京電機大) / 河野 和宏(関西大) / 高田 直幸(セコム) / 奥井 宣広(KDDI総合研究所) / / / 笠間 貴弘(NICT) / 山田 明(KDDI labs.) |
| 幹事氏名（英） | Hisanori Kato(KDDI Research) / Nobuyuki Yoshinaga(Yamaguchi Pref Univ.) / Kazunari Omote(Tsukuba Univ.) / Dai Yamamoto(Fujitsu Labs.) / Takatsugu Ono(Kyushu Univ.) / Junko Takahashi(NTT) / Masaki Inamura(Tokyo Denki Univ.) / Kazuhiro Kono(Kansai Univ.) / Naoyuki Takada(SECOM) / Norihiko Okui(KDDI Research) / / / Takahiro Kasama(NICT) / Akira Yamada(KDDI labs.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 鈴木 大助(北陸大) / 藤井 秀之(NRIセキュアテクノロジー) / 米山 一樹(茨城大) / / 長谷川 まどか(宇都宮大) / 吉田 真紀(NICT) / 佐野 恵美子(三菱電機) / 早坂 昭裕(NEC) / / / 木藤 圭亮(三菱電機) / 山内 利宏(岡山大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Daisuke Suzuki(Hokuriku Univ.) / Hideyuki Fujii(NRI-Secure) / Kazuki Yoneyama(Ibaraki Univ.) / / Madoka Hasegawa(Utsunomiya Univ.) / Maki Yoshida(NICT) / Emiko Sano(MitsubishiElectric) / Akihiro Hayasaka(NEC) / / / Keisuke Kito(Mitsubishi Electric) / Toshihiro Yamauchi(Okayama Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Social Implications of Technology and Information Ethics / Technical Committee on Information Security / Technical Committee on Hardware Security / Technical Committee on Enriched MultiMedia / Technical Committee on Biometrics / Special Interest Group on Computer Security / Special Interest Group on Security Psychology and Trust / Technical Committee on Information and Communication System Security |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ストカスティック演算を用いた確率的準同型暗号の構成に関する検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study on Construction of Probablistic Homomorphic Encryption Using Stochastic Computing. |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 準同型暗号 / Homomorphic Encryption |
| キーワード(2)（和/英） | ストカスティック計算 / Stochastic Computing |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 小関 隆介 / Ryusuke Koseki |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 上野 嶺 / Rei Ueno |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 本間 尚文 / Naofumi Homma |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 発表年月日 | 2020-07-20 |
| 資料番号 | ISEC2020-23,SITE2020-20,BioX2020-26,HWS2020-16,ICSS2020-10,EMM2020-20 |
| 巻番号（vol） | vol.120 |
| 号番号（no） | ISEC-112,SITE-113,BioX-114,HWS-115,ICSS-116,EMM-117 |
| ページ範囲 | pp.61-67(ISEC), pp.61-67(SITE), pp.61-67(BioX), pp.61-67(HWS), pp.61-67(ICSS), pp.61-67(EMM), |
| ページ数 | 7 |
| 発行日 | 2020-07-13 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) |