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音声データにおける 墨塗り署名ツール“SANI”の開発 菊池研究室 石井 利晃 背景 • サイバーキャンパス整備事業（文部科学省） – インターネットを用いた学習支援システム – 音声・動画を用いた自宅学習 • ２つの問題点 – 情報の改竄 – 個人情報の漏洩 問題点１．情報の改竄 安部首相は、１月５日の時点 でホワイトカラー・エグゼンプ ションの導入を検討･･･ そうだっけ?? 改ざん防止 そうなのか… 小泉首相は、１月５日の時点 でホワイトカラー・エグゼンプ ションの導入を検討･･･ 安倍首相 ↓ 小泉首相 デジタル署名 秘密鍵 公開鍵 原文 原文 暗 号 化 ハッシュ値 復 号 ハッシュ値 比較 電子署名 ハッシュ値 問題点２．個人情報の漏洩 今回の成績優秀者は、 90点以上が3ADM2144 小泉くんの98点と… あいつそんなに 成績良いのか プライバシー保護 なんで、私の 成績が好評 されてるの？ 個人情報特定攻撃への対策 • ハッシュ関数の特徴 入力に対して 元総理 出力は一定 小泉 安倍 H(x) 小泉 小泉 • 乱数を加えると… 小泉 純一郎 総理 元総理 ハッシュ値から 元のデータは 再現できない 政治家 H(x) 小泉 孝太郎 俳優 元のデータの 推測が困難に なる 解決手段 • 墨塗り署名 – 署名者がある文書に対する署名を生成した後に、 音声 音声 墨塗り者が文書の一部を変更(墨塗り)することを 許容する署名方式。 変更は – 宮崎らの提案したSUMI-4を用いる。 ない!! １．署名者 ---------------------- ---------------------- ２．墨塗り者 --＊＊---------＊＊--- 署名 ３．検証者 --＊＊---------＊＊--- 署名 署名 研究の目的 • 墨塗り署名ツールの開発 – 音声データに対して署名・検証を行える – 情報が秘匿されていてもＯＫ 墨塗り署名方式（ＳＵＭＩ－４） • 署名 乱数付き データＤ 秘密鍵 署名σ 乱数１ 乱数２ 乱数３ 乱数Ｎ 第１ 第２ 第３ ブロック ブロック ブロック 第Ｎ ブロック データ 第１ 第２ 第３ 第N 乱数付き 乱数付き 乱数付き 乱数付き 第1～第N乱数付きブロックのHash値の和 ブロックの ブロックの ブロックの ブロックの Ｈａｓｈ値 Ｈａｓｈ値 Ｈａｓｈ値 Ｈａｓｈ値 墨塗り署名方式（ＳＵＭＩ－４） • 墨塗り 墨塗り後 データD’ 乱数１ 乱数２ 乱数３ 第３ 乱数Ｎ 乱数付き 第１ 第２ ブロックの 第３ Ｈａｓｈ値 ブロック ブロック ブロック 第Ｎ ブロック 墨塗り署名方式（ＳＵＭＩ－４） • 検証 乱数１ 乱数２ 乱数３ 第３ 乱数Ｎ 乱数付き 第１ 第２ ブロックの 第３ Ｈａｓｈ値 ブロック ブロック ブロック 第Ｎ ブロック 公開鍵 署名σ 第３ 第１ 第２ 第Ｎ 乱数付き 乱数付き 乱数付き 乱数付き 第1～第N乱数付きブロックのHash値の和 ブロックのブロックのブロックの ブロックの Ｈａｓｈ値 Ｈａｓｈ値 Ｈａｓｈ値 Ｈａｓｈ値 WAVファイルの構成 WAVフォーマット SUMI-4を音声ファイル形式 WAVのファイル構成 「チャンク」 RIFFチャンク WAVEチャンク 乱数をいれる 場所がない！？ fmtチャンク（フォーマットデータ） dataチャンク（波形データ） 提案方式 RIFFチャンク WAVEチャンク fmtチャンク Ｍ１ 無音 データ dataチャンク(波形データ) Ｍ２ Ｍ３ ・・・・・ Ｍn LISTチャンク R1 randチャンク(乱数データ) Hash値 R2 R3 ・・・・・ Rn ツール“SANI” ・鍵作成 公開鍵 秘密鍵 ・署名 秘密鍵 ---------------------- WAVファイル ---------------------- 署名済み WAVファイル 署名 データサイズに対する 署名生成、墨塗り、署名検証時間 180 160 署名生成 140 署名検証 墨塗り 時間 t[s] 120 時間 100 t[s] 80 60 40 20 再生：１分 0 0 2 再生：４分 4 6 8 再生：８分 10 データサイズ[M byte] Byte] データサイズ[M 12 14 16 結論 • Javaを用いて、音声データへの墨塗り署名 ツールを開発した。 今後の課題 • WAV以外のフォーマットに、墨塗りをできるよ うにする – mp3、wma、MIDIなど • 動画データへの墨塗り署名ツールの開発 御静聴ありがとうございました m（_ _）m 研究の背景 ・サイバーキャンパス インターネットを活用した教育支援 大学の授業 自宅学習 情報の秘匿 生徒 先生 録音 -安倍晋三 は学年で ○位だ- インターネット で公開 -安倍晋三 は学年で 最下位だ- 署名検証 ツール“SANI” ・墨塗り ---------------------- 署名済み WAVファイル 署名 --＊＊---------＊＊--- ・検証 墨塗り済み WAVファイル 署名 --＊＊---------＊＊--- 公開鍵 署名 墨塗り済み WAVファイル サンプル音声データ • • • • ビットレート 256kbps オーディオサンプルサイズ 16bit チャンネル ステレオ オーディオサンプルレート 16KHz