暗号化データを復号せず高速に分析できる技術を開発

• KDDI株式会社
• 株式会社KDDI総合研究所

2023年12月8日

KDDIとKDDI総合研究所は、次世代暗号である完全準同型暗号（注1）を使い、暗号化されたデータをそのまま高速に分析する手法の開発に成功しました。完全準同型暗号は、データを暗号化したまま分析できるため安全性が非常に高いことが特徴で、医療データなどの機密性の高いデータを暗号化したままさまざまな操作ができることが期待されています。両社は、完全準同型暗号の2030年代半ばでの実用化を目指して、プライバシーを守りながら企業間のデータ利活用を推進し、お客さまに新たな価値を提供できるサービスの実現に向けた取り組みを進めていきます。

完全準同型暗号では、暗号化を行う際に安全性を確保するため乱数をノイズとして加えますが、暗号化したデータを使って演算を行うと、各データのノイズが累積し処理できなくなります。そのため、ブートストラップ処理が必要になりますが、従来の完全準同型暗号では、ブートストラップ処理に要する計算量が大きく、演算時間がかかることが課題でした。今回、両社で開発した新たな手法では、ブートストラップ処理を1.6倍高速化することに成功しました。また、完全準同型暗号の基本演算処理の高速化にも取り組んでおり、標準的な手法と比較し、加算において100倍、乗算において60倍の高速化を達成しています（注2）。

なお、今回の成果は情報セキュリティー分野の最難関国際学会Asiacrypt 2023（注3）に採択（論文採録率26.9％、Asiacrypt 2022実績）され、2023年12月4日から12月8日に開催される同学会で発表しました（注4）。

• 注1）

  一般に「準同型暗号」は暗号文同士の加算もしくは乗算が可能な暗号方式を指しますが、「完全準同型暗号」は暗号文同士の加算と乗算の両方を何度でも実行可能な暗号方式を指します。

• 注2）

  Shintaro Narisada, Hiroki Okada, Kazuhide Fukushima, Shinsaku Kiyomoto and Takashi Nishide, "GPU Acceleration of High-Precision Homomorphic Computation Utilizing Redundant Representation." (At WAHC 2023)

• 注3）

  Asiacrypt 2023

• 注4）

  Hiroki Okada, Rachel Player, Simon Pohmann. "Homomorphic polynomial evaluation using Galois structure and applications to BFV bootstrapping." (To appear at Asiacrypt 2023)

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