[論文レビュー] Double Blind Comparisons: A New Approach to the Database Aggregation Problem

William R. Lorimer|arXiv (Cornell University)|May 16, 2011

Cryptography and Data Security参考文献 23被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、二つの当事者が暗号化された秘密を安全に比較し、それらの秘密自体についての情報を露呈せずに、それらが等しいかどうかを特定することができる、新しい暗号的プリミティブ「ダブルブラインド比較」を紹介する。双線形群における困難とされる問題の仮定に基づき、相互のプライバシーと協力の両方を保証する。このプロトコルにより、機密性を保ちながらデータの有用性を維持するという実用的解決策が得られ、データベース集約問題に対応する。

ABSTRACT

The Data Aggregation Problem occurs when a large collection of data takes on a higher security level than any of its individual component records. Traditional approaches of breaking up the data and restricting access on a "need to know" basis take away one of the great advantages of collecting the data in the first place. This paper introduces a new cryptographic primitive, Double Blind Comparisons, which allows two co-operating users, who each have an encrypted secret, to determine the equality or inequality of those two secrets, even though neither user can discover any information about what the secret is. This paper also introduces a new problem in bilinear groups, conjectured to be a hard problem. Assuming this conjecture, it is shown that neither user can discover any information about whether the secrets are equal, without the other user's co-operation. We then look at how Double Blind Comparisons can be used to mitigate the Data Aggregation Problem. Finally, the paper concludes with some suggested possibilities for future research and some other potential uses for Double Blind Comparisons.

研究の動機と目的

• 個々の記録よりも高い機密分類を受ける集約データを扱うデータベース集約問題に対処すること。
• データの有用性を損なう、従来の「必要最小限の知識」アクセス制御の限界を克服すること。
• 二つの当事者が、秘密を暗号化した状態で比較し、一方の当事者だけが秘密や比較結果を知ることのない暗号プロトコルを設計すること。
• 安全性の基盤として、双線形群における新しい困難な問題を形式化すること。

提案手法

• 二つの暗号化された秘密間の安全な等価性テストを可能にする、新しい暗号的プリミティブ「ダブルブラインド比較」を導入する。
• 双線形群における仮定された困難な問題を用いることで、両当事者が協力しない限り、秘密や結果を知ることができないことを保証する。
• 対称鍵暗号と双線形ペアリング演算を用いて、分散環境下での安全な比較を実現する。
• 両当事者が比較プロセスに貢献する二当事者プロトコルを設計し、片方の当事者だけが秘密や結果を独立に推論できないようにする。
• 双線形群における暗号的仮定に依拠して、比較過程で秘密に関する情報が漏洩しないことを証明する。
• 機密性を維持しながら、集約データの機能的利用を可能にする、安全な比較プロトコルを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 互いに信頼できない二当事者が、秘密や比較結果を一方の当事者にのみ明かさずに、暗号化された秘密を安全に比較できるか？
• RQ2 暗号化されたデータ上で等価性テストを可能にし、プライバシーを保ちながら実用的導入が可能な暗号的プリミティブは存在するか？
• RQ3 ダブルブラインド比較プロトコルの安全性を支える双線形群における新しい困難な問題は何か？
• RQ4 この提案されたプロトコルは、データの有用性を損なうことなく、データベース集約問題をどのように緩和できるか？
• RQ5 アクセス制御を超えた分野において、ダブルブラインド比較の潜在的応用は何か、例えば、安全なデータ共有やプライバシー保護型アナリティクスの分野で。

主な発見

• ダブルブラインド比較プロトコルにより、二当事者が暗号化された秘密が等しいかどうかを判断できるが、どちらの当事者も秘密の実際の値を知ることはない。
• プロトコルの安全性は、双線形群における新しい仮定された困難な問題に依拠しており、比較過程で秘密に関する情報が漏洩しないことを保証する。
• 相手の協力がなければ、どちらの当事者も等価性の結果を特定できないため、一方的な推論は不可能である。
• 復号を行わずに等価性の比較が可能であるため、集約データの有用性が保たれる。
• 細かすぎるアクセス制限を課す従来のアクセス制御モデルがデータ統合を損なうのとは対照的に、代替的かつ実用的な解決策を提供する。
• 論文では、安全なデータ共有、プライバシー保護型アナリティクス、安全なデータベースクエリシステムへの応用が示唆されている。