複数の秘密画像を暗号化可能な 視覚復号型秘密分散法

複数の秘密画像を暗号化可能な
視覚復号型秘密分散法
会津大学コンピュータ理工学部
会津大学コンピュータ理工学部
准教授 渡邊 曜大
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技術の概要
秘密分散法
秘密情報から複数の分散情報を生成し，あらかじめ
定まった分散情報の集合のみから秘密情報が復元
できる暗号技術
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技術の概要
視覚復号型秘密分散法
◊ 秘密情報：画像
◊ 分散情報：画像，透明なシートに印刷
◊ 人間の目を使って復号（秘密画像を復元）
簡単な例：
しきい値型視覚復号型秘密分散法
分散情報1枚ではノイズと区別がつかない
しかしこれらを重ねると…
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技術の概要
視覚復号型秘密分散法
◊ 秘密情報：画像
◊ 分散情報：画像，透明なシートに印刷
◊ 人間の目を使って復号（秘密画像を復元）
簡単な例：
しきい値型視覚復号型秘密分散法
秘密画像が復元！
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技術の概要
しきい値型視覚復号型秘密分散法
個の分散情報のうち 個以上集まると秘密情報が復元
⇒すべての分散情報が対等
◊ 分散情報は対等でなくてもかまわない
⇒「アクセス構造」によりアクセス制御を記述
◊
秘密分散法のアクセス構造
「有資格集合」と「禁止集合」からなる
有資格集合
「秘密情報を復元できる分散情報の集合」の集合
禁止集合
「秘密情報が一切漏れない分散情報の集合」の集合
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技術の概要
アクセス構造の例，分散情報 = {❶,❷,❸}
◊
しきい値型視覚復号型秘密分散法
有資格集合
禁止集合
◊
= {{❶,❷,❸}}
= { ,{❶},{❷},{❸},{❶,❷},{❶,❸},{❷,❸}}
しきい値型視覚復号型秘密分散法
有資格集合
禁止集合
= {{❶,❷},{❶,❸},{❷,❸},{❶,❷,❸}}
= { ,{❶},{❷},{❸}}
◊ しきい値型でない例： ❶ が“偉い”場合
有資格集合 = {{❶,❷},{❶,❸},{❶,❷,❸}}
禁止集合
= { ,{❶},{❷},{❸},{❷,❸}}
さまざまなアクセス構造を考えることができる
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従来技術とその問題点
複数の秘密画像を暗号化できる視覚暗号
◊ 秘密画像 ௜ ごとにアクセス構造
௜
௜
が存在
秘密画像ଵ
秘密画像ଶ
アクセス構造(ଵ , ଵ )
アクセス構造 ଶ , ଶ
秘密画像௡
アクセス構造 ௡ , ௡
従来技術：扱えるアクセス構造に制限あり
◊ Extended visual cryptography schemes (EVCS)方式
◊ VSS schemes for plural secret images (VSS-q-PI)方式
◊ Threshold multi-secret visual cryptographic schemes
(MVCS) 方式
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従来技術とその問題点
EVCS方式
◊ 各分散画像に秘密画像が付与されていなければならない
アクセス構造の例
଴
ଵ
ଶ
ଷ
=
଴ =
଴ =
଴ =
଴
＊(௜ )଴ =
, , 制限
各分散画像自体が秘密画像
, , , ( ≠ 0) 等は選べない
௜ ଴ ：極小有資格集合
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従来技術とその問題点
VSS-q-PI方式
◊ すべての禁止集合が同一でなければならない
アクセス構造の例
଴
ଵ
ଶ
=
଴ =
଴ =
଴
, , , , ଴ = ∅, , ଵ = ∅, , ଶ = ∅, , 制限
同一
＊有資格集合は任意にとれるが，
＊禁止集合は同一（଴ = ଵ = ଶ ）でなければならない
௜ ଴ ：極小有資格集合
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従来技術とその問題点
MVCS方式
◊ すべてのアクセス構造がしきい値型でなければならない
アクセス構造の例
଴
ଵ
ଶ
଴ =
଴ =
଴ =
, , , , , , , , , ଴ = 2 ௔,௕,௖ − ଴
制限
ଵ = 2 ௔,௕,௖ − ଵ しきい値型
ଶ = 2 ௔,௕,௖ − ଶ
＊各௜ , ௜ はしきい値型でなければならない．すなわち，
௜ = ≥ ௜ and ௜ = < ௜ .
௜ ଴ ：極小有資格集合
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新技術の特徴・従来技術との比較
従来技術
◊ どれも非常に限られたアクセス構造しか扱えない
新技術
◊ 複数の秘密画像を扱うあらゆるアクセス構造に対応
さらに，
◊ 真の乱数を用いれば無限の計算資源をもつ攻撃者に対
しても（情報理論的に）安全
◊ 利用者が暗号計算に直接参加するため、技術に対する
興味や信頼を得やすい
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新技術の特徴・従来技術との比較
新技術の実現例：加法混色に対応するアクセス構造
Ｒ
Ｒ＋Ｇ
Ｇ
Ｒ＋Ｂ
Ｂ
Ｇ＋Ｂ
Ｒ＋Ｇ＋Ｂ
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想定される用途・業界
想定される用途・業界
安全性が厳密に（数学的に）証明された暗号技術
◊ 特に，暗号化において（疑似乱数でなく）真の乱数を用い
た場合，無限の計算資源をもつ攻撃者に対しても安全
情報セキュリティ分野での利用（例：印鑑よりも信頼性お
よび自由度の高い認証）
人間の目で秘密情報が復元可能
計算機が使えない環境（たとえば災害時）でも利用可能
重ね合わせる分散画像の組合せ方により異なる秘密
画像が復元可能
◊ ユーザーの興味を惹きやすい
娯楽・教育分野での利用（例：楽しみながら漢字を学ぶ）
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想定される用途
セキュリティ用途の例：不正が検出可能な割印
◊ 印鑑：認証はしたいが計算機を使うほどではない
書類１用
書類２用
確認用
１＋２
１＋確
２＋確
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想定される用途
娯楽・教育用途の例：楽しみながら漢字を学ぶ
◊ （書いて覚える代わりに）重ねて覚える
◊ 意外性 + 一手間 ⇒ 記憶に残りやすくなることを期待
+
=
+
=
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実用化に向けた課題
暗号技術としてはすでに完成
◊ 査読（専門家による審査）付きの国際会議にて発表済み
◊ 疑似乱数を利用するものについては実装済み（デモによ
る実演可能）
ただちに利用可能です
課題
◊ 利用先の開拓
◊ 利便性の向上
復号（分散画像の重ね合わせ）を簡単に
OHPシートから紙へ
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企業への期待
技術の利用に関して
◊ 本技術の利用に興味・関心のある企業の方，利用に向け
て要望のある企業の方
◊ 具体的な利用先・利用の仕方についてアイデアのある企
業の方
ぜひご連絡ください
技術の改良に関して
◊ 利便性の向上（たとえば，分散画像の重ね合わせを簡単
にする方法）に関する技術やアイデアのある企業の方
ぜひご提案ください
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本技術に関する知的財産権
発明の名称：
出願番号：
出願人：
発明者：
視覚復号型秘密画像分散法、及び
これを実行するプログラム
特願2014-87842
公立大学法人会津大学
渡辺 曜大
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産学連携の経歴
2002年-2004年
三菱電機株式会社と共同研究（量子暗号技術に関し
て）実施
成果：登録特許
◊ [日本2件]
特許番号：特許第4346929号，特許第4290401号
◊ [米国2件]
United States Patent: 7,461,323, 7,609,839
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お問い合わせ先
会津大学産学イノベーションセンター
教授 石橋 史朗
ＴＥＬ ０２４２－３７－２７７６
ＦＡＸ ０２４２－３７－２７７８
e-mail [email protected]
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