[論文レビュー] Open, privacy-preserving protocols for lawful surveillance

Aaron Segal, Joan Feigenbaum+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2016

Cryptography and Data Security参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、暗号技術を用いて、第三者の暗号化された記録に対して法的監視を実施する際、無関係なユーザーのデータを露呈せずに、集合の共通部分と連絡先チェーンニングを実行できる、効率的でプライバシー保護型のプロトコルを提示する。実験の結果、3ホップの連絡先チェーンニングで27,000個の暗号文が2分未塔で生成され、150,000件の記録に対する集合の共通部分の処理が11分未塔で完了し、プライバシーと責任の両方を保証している。

ABSTRACT

The question of how government agencies can acquire actionable, useful information about legitimate but unknown targets without intruding upon the electronic activity of innocent parties is extremely important. We address this question by providing experimental evidence that actionable, useful information can indeed be obtained in a manner that preserves the privacy of innocent parties and that holds government agencies accountable. In particular, we present practical, privacy-preserving protocols for two operations that law-enforcement and intelligence agencies have used effectively: set intersection and contact chaining. Experiments with our protocols suggest that privacy-preserving contact chaining can perform a 3-hop privacy-preserving graph traversal producing 27,000 ciphertexts in under two minutes. These ciphertexts are usable in turn via privacy-preserving set intersection to pinpoint potential unknown targets within a body of 150,000 total ciphertexts within 10 minutes, without exposing personal information about non-targets.

研究の動機と目的

• デジタル通信における法執行部門の行動可能なインテリジェンスの必要性と個人のプライバシー権の間の緊張を解消すること。
• 無関係な当事者の大規模な監視を防ぐ実用的でプライバシー保護型の法的監視プロトコルを設計すること。
• 監視作業における開かれた検証可能なプロセスを通じて、政府機関が責任を問われる仕組みを確保すること。
• 従来のプライバシー保護型集合の共通部分の研究を拡張し、通信グラフにおける連絡先チェーンニングを含めること。
• プライバシー保護型監視が、現実世界のシナリオにおいて実用的かつスケーラブルであることを示すこと。

提案手法

• 公開鍵暗号（特にRSA）に基づく暗号プロトコルを用いて、法的監視作業中におけるユーザーのデータを保護する。
• 通信事業者がユーザーのデータを暗号化し、それを中央機関に転送するマルチパーティ計算モデルを採用する。
• 同型暗号の原理を適用し、データを復号せずに処理を可能にすることで、プライバシーを保持する。
• 距離kまで到達する通信グラフを走査する連絡先チェーンニングプロトコルを実装し、潜在的ターゲットの暗号化データのみを取得する。
• プライバシー保護コンponentsのパフォーマンスオーバーヘッドを特定・測定するために、ゼロ暗号基準を用いる。
• すべてのプロトコルが透明で検証可能であることを保証するため、開かれた原則（Openness Principle）を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 法的監視において、無関係なユーザーのデータを露呈せずに、未知のターゲットを特定できるプライバシー保護型プロトコルを設計できるか？
• RQ2 ユーザーのプライバシーを保ちながら、暗号化された通信グラフ上で連絡先チェーンニングをどの程度効率的に実行できるか？
• RQ3 法的監視プロトコルに暗号的プライバシー保護を追加した際のパフォーマンスオーバーヘッドはどの程度か？
• RQ4 プライバシー保護型集合の共通部分と連絡先チェーンニングを、大規模なデータセットにおいても許容可能な実行時間でスケーラブルに実装できるか？
• RQ5 暗号プロトコルをどのように設計すれば、法的監視における責任を確保し、悪用を防げるか？

主な発見

• 150,000人のユーザーを含むグラフ上で3ホップのプライバシー保護型連絡先チェーンニングを実行したところ、2分未塔で27,000個の暗号文が生成された。
• 150,000件の暗号化記録に対する集合の共通部分処理は約10.5分で完了し、過去の研究と比べて10倍の改善が達成された。
• 連絡先チェーンニングプロトコルは、出力サイズに対して線形時間および通信量の複雑さを達成しており、スケーラビリティが保証された。
• ゼロ暗号基準は10秒未塔で実行され、プライバシー保護のコストが合理的なオーバーヘッドに限定された。
• 非暗号的コンponentsを除いた後でも、データサイズに比例してパフォーマンスが線形に保たれたため、優れた効率性が示された。
• 結果として、プライバシー保護型監視が、現実世界の法的監視用途において実用的かつ効率的であることが実証された。