Yuntao WANG (王 贇弢)

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 3100000, indirect: 930000)
(1)格子ベースコミットメント方式の研究を行った．Baumらは，2018年に大きなメッセージサイズの送信を可能にするコミットメント方式を構築した．しかし，入力の部分にメッセージ以外の目的で利用される空間が適用されており，メッセージに適用可能な空間はより大きくできる余地がある．本研究では，Baumらの提案方式のメッセージ空間をより大きくするコミットメント方式を提案し，束縛性と秘匿性から安全性を証明した．本研究結果は国内学会SCIS2022で発表し，国際会議ISPEC2021に採録された．フルバージョンをジャーナルに投稿中である．
(2)低出力局所性(LOL)とは，すべての出力ビットが少数の入力ビットに依存する関数の特性である．IoTの協調作業では，LOLが低いという特徴が非常に有効である．本研究では，定出力局所性耐衝突ハッシュ関数から出力局所性3を持つコミットメント方式を初めて構成した．提案方式の計算隠蔽性を決定論的(M,δ)-bSVP仮定により，計算結合性を(M,δ)-bSVP仮定により，それぞれ証明した．また，128bit安全性を持つパラメータ案を示した．本研究結果はHindawiジャーナルに受理された。
(3)格子ベース署名に関する研究を実施した．本研究では，Lyubashevskyの署名方式を基に実用的な格子ベース閾値署名方式を提案した．本提案はラウンド最適化されていないものの，構成が単純であるため，従来研究より実用的である．N-out-of-N方式を提案し，線形秘密分散法を用いて任意の閾値に拡張した．さらに，提案方式はランダムオラクルモデルにおいてSIS仮定で安全である．本研究結果は国内学会SCIS2022で発表した．
(4)その他，格子困難問題(SVPとGACD)に対し，それぞれ解読手法を改良し，研究結果は国際会議ICISC2021とIEICEジャーナルに採録された．

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 1600000, indirect: 480000)
In this research project, we focused on security evaluation for the practical use of post-quantum cryptography (PQC). In particular, we developed and improved several decoding algorithms for the approximation of shortest vector problem (SVP), which is the security evidence for lattice-based cryptography, one of the most promising candidates for PQC. We achieved a world record of 158 dimensions in the SVP decoding challenge organized by the Technical University of Darmstadt, Germany. Furthermore, we also improved ENUM (a lattice search algorithm) and Tuple Sieve (a sieve method) to reduce their computational and memory costs, respectively. In addition, we evaluated the security of random number reuse attacks against the lattice-based CRYSTALS-KYBER and SABER. As a result, we obtained a 100% success rate while the number of queries was less than 6.

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 2300000, indirect: 0)
高機能な次世代暗号の安全性評価では，安全性根拠となる数学的問題の困難性の解析が重要な研究課題である．本研究では，次世代暗号Giophantusに対して，ハイブリッド攻撃の安全性評価を目的とし，Giophantusが提案した暗号パラメータの強度評価を行った．具体的には，格子簡約アルゴリズムと中間一致攻撃を組み合わせたHowgrave-Grahamのハイブリッド攻撃に基づき，格子最短ベクトル問題(SVP)の解析に対するハイブリッド攻撃のシミュレータを構成した．本シミュレータでは，格子簡約アルゴリズムの計算量と中間一致攻撃の計算量のトレードオフを考慮することが可能となった．本成果は，ACM主催の国際会議AsiaPKC 2020に採録されている．
格子暗号NewHopeは米国標準技術研究所NISTが進める耐量子暗号標準化プロジェクトにおいて有力な候補の１つである．NewHopeに対する鍵不一致攻撃はBauerらによって国際会議CT-RSA 2019において初めて発表され，更にQinらにより国際会議ESORICS 2019にてBauerらの鍵不一致攻撃が改良された．本研究では，攻撃者がサーバに送信するクエリの生成方法に改良を施し，BauerらやQinらの攻撃方法では復元が不可能であった秘密鍵に対しても攻撃可能とした．そして，秘密鍵となる多項式の係数の決定的な判定条件を考察することにより，秘密鍵の復元成功率を上昇させたと共に，Qinらの攻撃における秘密鍵の検索範囲をクエリ数の増加なしで拡張することに成功した．本成果は，オーストラリアのPerthで開催される国際会議ACISP 2020に採録されている．

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 1700000, indirect: 0)
本研究では，次世代公開鍵暗号方式として注目されている格子暗号の大規模解読実験による安全性の解析を行い，格子アルゴリズムの改良と格子暗号方式安全性評価に関する研究業績が挙げられる．まずは，報告者の改良した格子アルゴリズムLLLを用いて，格子暗号解読で最も使われている格子アルゴリズムBKZを高速実装で最大50%の時間短縮で改良した．本研究結果は査読付国際会議ACISP2018に採録された．また，格子暗号におけるLWEベース暗号を実用化するために，最適なパラメータの評価は最も重要な課題となっている．報告者は従来研究で提案したProgressive BKZアルゴリズムと埋込手法を用いて，LWE問題の理論的困難性を評価したと共に，実験的に“LWE Challenge”インスタンスまでの世界記録を達成した．本研究結果をまとめた論文が査読付国際会議ICICS2017に採録され，フルバーションが電子情報通信学会論文誌に受理された．また，LWE問題に対するhalf-twisted埋込と呼ばれる新しい解析手法を提案し，査読付国際会議IWSEC2018に採録され，最優秀学生論文賞を受賞した．さらに，報告者は海外研究者と共同研究して格子ベース鍵交換方式を提案した．2012年にアメリカの暗号研究者Dingらより世界初のLWEベース鍵交換方式を提案した．しかし，元の方式は安全性証明には不備があり，かつ最適なパラメータは選出できなかったため，実用には至ってない．報告者は本鍵交換方式の証明可能安全性を示し，実用的パラメータを選出した．本研究結果をまとめた論文が査読付国際会議ACNS 2019に採録された．その他，格子問題のGACDの困難性を評価した論文は査読付国際会議ICISCE2018に採録された．以上，報告者はDC2の研究計画通りに実行し，暗号業界に貢献できる優れた研究業績を残したと考えられる．