[論文レビュー] Using Chinese Characters To Generate Text-Based Passwords For Information Security

Bing Yao, Yarong Mu+13 more|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2019

User Authentication and Security Systems参考文献 33被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、中国語の漢字をトポロジカル・グラフィックパスワード（Topsnut-gpw）として用い、高エントロピーで記憶に強いテキストベースのパスワード（TB-paw）を生成する新規手法を提案する。中国語の漢字をグラフとしてモデル化し、特に不完全なグラフラベルリング（gracefulおよびodd-gracefulラベルリング）を適用することで、複雑で自己同型性を持つ漢字ネットワーク（Hanzis-networks）を構築し、代数的グラフ群を用いた方式により、セキュアでスケーラブルなネットワーク暗号化を実現する。

ABSTRACT

Graphical passwords (GPWs) are in many areas of the current world. Topological graphic passwords (Topsnut-gpws) are a new type of cryptography, and they differ from the existing GPWs. A Topsnut-gpw consists of two parts: one is a topological structure (graph), and one is a set of discrete elements (a graph labelling, or coloring), the topological structure connects these discrete elements together to form an interesting "story". Our idea is to transform Chinese characters into computer and electronic equipments with touch screen by speaking, writing and keyboard for forming Hanzi-graphs and Hanzi-gpws. We will use Hanzigpws to produce text-based passwords (TB-paws). We will introduce flawed graph labellings on disconnected Hanzi-graphs.

研究の動機と目的

• 情報セキュリティ分野における、記憶にややくらめながらも高エントロピーなパスワードを生成する課題に対処すること。
• 中国語の漢字が内蔵するトポロジカル性および情報密度の高さを活用し、パスワード設計に応用すること。
• グラフ理論およびトポロジカル構造に基づく、新たなグラフィカルパスワード（Hanzis-gpw）のクラスを開発すること。
• 自己同型性を持つ漢字ネットワークとグラフ群を用いて、セキュアでスケーラブルなネットワーク暗号化を実現すること。
• 代数的グラフ理論、特にグラフラベルリングおよび同型性の応用が、パスワードおよびネットワークセキュリティの強化にどのように寄与するかを検討すること。

提案手法

• 中国語の漢字を、固有の構造的および意味的性質を持つトポロジカル・グラフ（Hanzis-グラフ）としてモデル化する。
• 非連結なHanzis-グラフに不完全なグラフラベルリングを適用し、グレースフルまたはオッズ・グレースフル性質を持つ複数の連結なTopsnut-gpwを生成する。
• 隣接行列、e値行列、ve値行列を用いて、アルゴリズム的手法によりTopsnut-gpwをテキストベースのパスワード（TB-paw）に変換する。
• 変数を含む解析的行列に基づく変換を用い、xOy平面上の解析的Hanzisから複雑なTB-pawを生成する。
• 頂点一致および辺一致アルゴリズム（k = I, II, III, IV）を用いて、フィボナッチおよび再帰的頂点植え付け操作に基づく自己同型性を持つ漢字ネットワークを構築する。
• 特にアーベル加法的有限群およびゼロ回転ラベルリングシステムを含むグラフィック群を用い、高速でスケーラブルなネットワーク暗号化およびAI互換性のあるセキュリティプロトコルを実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トポロジカルおよびグラフ理論的原則を用いて、中国語の漢字をどのように体系的に安全で記憶にややくらめなテキストベースのパスワードに変換できるか？
• RQ2 非連結なHanzis-グラフに適用可能なグラフラベルリング技法（例：グレースフル、オッズ・グレースフル、不完全ラベルリング）は何か？ これにより、連結で非同型なTopsnut-gpwをどのように生成できるか？
• RQ3 自己同型性を持つ漢字ネットワークをどのようにアルゴリズム的に構築し、スケーラブルなネットワーク暗号化を可能にするか？
• RQ4 代数的グラフ群および同型性に基づく構造は、ネットワーク暗号化のセキュリティおよび効率性をどのように向上させるか？
• RQ5 中国語の漢字の画数順序は、AIおよびグラフニューラルネットワーク応用に向けた、有向Hanzis-gpwの設計にどのように寄与するか？

主な発見

• 非連結なHanzis-グラフに不完全なグラフラベルリングを適用することで、複数のペアワイズ非同型な連結Topsnut-gpwが成功裏に生成され、多様なパスワード生成が可能となった。
• ALGORITHM-x（1行O-k）において、x ∈ {I, II, III, VI} および k ∈ [1,4] とすることで、e値行列およびve値行列を用いたTopsnut行列から複雑なTB-pawへの体系的変換が可能となった。
• xOy平面上の解析的Hanzisは、変数を含む行列変換を用いることで、より複雑なTB-pawの生成が可能となった。
• FIBONACCI-VERTEXアルゴリズムおよび頂点または辺に一致するアルゴリズム（k = I, II, III, IV）を用いることで、自己同型性を持つ漢字ネットワークが効果的に構築され、グラフィック半群が形成された。
• 特にゼロ回転可能でアーベル加法的有限群であるグラフィック群は、任意のネットワーク／グラフの高速かつ汎用的な暗号化を可能とし、AIおよび機械レベルのセキュリティを支援した。
• 有向グラフおよび画数順モデリングに基づく有向Hanzis-gpwは、AI互換性があり、関係的インダクティブバイアスに基づくセキュリティシステムの新たな道筋を切り開いた。