研究亮点:世界上第一个解决长期未解决问题的密码学理论

信息/人体工程学领域
世界上第一个解决长期未解决问题的密码学理论
全新设计的高效广播加密,具有两种结构!
  • 网络物理安全研究中心山田翔太

要点

与基础研究一样,密码学理论也着眼于未来 10 年或 100 年。人们热切期待量子计算机的实际应用,以及创建即使具有量子计算机的性能也无法破解的安全代码的技术。作为实现这一目标的垫脚石,我们设计了世界上第一个对未来社会有用的有效方法。我们采访了网络物理安全研究中心高级密码学研究团队的高级研究员 Shota Yamada,他因这项研究获得了 AIST 论文奖。

这项研究很棒除了国内外特邀讲座,包括国际知名研讨会之外,多项后续研究也在进行中。
第一个也是目前唯一一个在密码学领域顶级会议 Eurocrypt 上获奖的日本人!

受到全球研究界如此广泛的关注,感觉如何?

山田密码设计中使用两种类型的代数结构:甜甜圈型和格型。 “甜甜圈型”已经研究了很长时间,但其效率较低,而“格子型”效率很高,但目前还无法自行创建广播型密码。结合这两种结构的研究已经尝试了一段时间。

这项研究建立在这一经验的基础上,突破了效率障碍,解决了未解决的问题。演讲时,由于新型冠状病毒爆发的早期阶段,讲座是在网上进行的,但我记得收到了很多问题。我很荣幸能够在美国的一个研讨会上展示我的研究成果,来自世界各地的杰出研究人员齐聚一堂。

密码设计中使用的代数结构:“甜甜圈型”和“格子型”

请告诉我们您对受到高度赞扬有何感受。

山田在研讨会上,我在许多国际知名获奖者和未来的获奖者面前发表了演讲,我觉得自己能够取得与研究界和一线研究人员相媲美的成果。

在我们主办研讨会的美国,附近有人在进行非常令人兴奋的研究,并且在日常对话中进行高层次的讨论。有很多输入和输出想法的机会,处于这样的环境中将有利于你的研究。在密码学领域,居住在美国或曾在国外留学的印度和中国人士数量众多,他们的名字经常出现在高影响力的论文中。我对因冠状病毒而失去出国留学的机会感到失望,但我想留在研究人员聚集、研究加速的美国。

在顶级会议上获奖的因素是什么?

山田我相信这是反复高质量研究的结果。我的目标不是获奖,这也不是我能够追求的目标,所以这是一种荣誉。该奖项扩大了我的研究成果的认可,增加了与海外研究人员互动的机会,并促进了合作。

这种加密方法是一个垫脚石,其他基于想法的方法正在开发中。事实上,经过我们的研究,仅使用“格”的广播密码学就取得了进展。我相信我已经展示了一种解决未解决问题的方法。即使论文发表后,被引用的次数仍在不断增加,后续更进一步的研究也在蔓延。

研究风景

我想让你知道这一点先进技术以保护分布式内容和云服务,
这是将极大推进日本密码学领域的一步。

这项研究会对未来社会产生什么样的影响?

山田目前的密码技术使用的是RSA和离散对数问题,但未来一旦量子计算机投入实际使用,基本上就不再适用了。然而,量子计算机也不是万能的。当你想到竞技游戏的兼容性和类型时,量子计算机技术和密码技术之间的关系就很容易理解。例如,火类攻击打破了草类屏障,岩石类攻击则反射了带有屏障的闪电类攻击。尽管量子计算机对许多现有技术非常有效,但也有一些具有屏障的技术无效。其中之一是仅使用“格型”的广播密码学,尽管尚未实现,但整个密码学领域都有使其成为现实的动力。我们相信这项研究是一块垫脚石,为我们指明了在河对岸寻找理想代码的方向。

您预计它未来会发展和应用到哪些领域?

山田使用我们的方法为量子计算机设计安全加密技术的研究已经在进行中。广播加密是一种保护分布式内容等的技术,在全球拥有众多用户。如果这是一个小目标,那么更大的目标是基于属性的加密技术,该技术可以保护大型云服务中的数据。这就是我们的最终目标。

密码技术是基础研究,不是可以立即应用于社会的技术开发,而是一个以种子驱动方式发展的领域。我认为研究人员的动机将继续创造功能强大的技术,而不是内容平台开发者想要的。

关于这项研究,您想了解谁?

山田当它到达学生手中时,我感到最高兴。日本是密码学理论强国。我希望尚未决定职业道路的大学生有兴趣加入我们。

我本人一直热爱数学。我去工程学院是因为我对实用数学更感兴趣,比如研究算法,而不是抽象数学,而抽象数学是数学系的主要重点。然而,在工程学院,我不擅长动手实验和编程,所以我问教授是否可以转学。正是在那个时候,我接触了这个领域,并被引入密码学理论的道路。我读英文论文很困难,但我逐渐被它们吸引住了。

我认为这个领域适合那些想用数学来帮助世界的人。当我们想到实用数学时,我们往往会想到金融和经济学,但研究密码技术也很有趣,因为你可以利用它发挥创造力。还用到了抽象数学,学过物理的人在量子计算机方面可能有优势。任何背景都可以利用,不仅在科学领域,而且在文科领域。对于研究人员来说,拥有一件强大的武器非常重要,即使它不是万能的。如果学生们能够知道日本有很多人活跃在密码学领域,我会很高兴。我希望这篇论文能够让更多的人想要更多地了解密码学,并且这将成为 30 或 100 年后创建新的密码学理论的一步。

如果您对此研究感兴趣,请与我们联系。

研究风景
 

个人资料

山田首席研究员照片
网络物理安全研究中心
高性能密码学研究团队

首席研究员 Shota Yamada