Transcript P2Pにおける文字列検索と認証について(西谷

P2Pにおける認証と文字列検索について
2006年12月3日
Tomo’s Hotline
西谷 智広
P2P・DHＴ勉強会 in 関西資料 西谷 智広
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目次
自己紹介
ノードＩＤの検証・認証
文字列検索
質疑応答
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1．ノードＩＤの検証・認証
ノードＩＤ：ＤＨＴ、Ｓｋｉｐｇｒａｐｈ等でノードを区別
する識別子としての意味も持つ
ノードＩＤとノードを1対1で結びつける（本プレ
ゼン）⇒ノードＩＤの妥当性を検証できる
ノードＩＤをうまく使って認証に利用できない
か？（最終目標）
スコープ：ノードＩＤの定義と認証方法の比較
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1-1．ノードＩＤの検証・認証[案1]
 [案１]ノードのＩＰアドレス＋ポート番号ハッシュ値を
ノードＩＤ
メリット
検証、認証が楽（ＩＰアドレス、ポート番号は直接通信する
時に必要）
開発費用小
デメリット
ノードＩＤ衝突の可能性（プライベートアドレス同士）
ノードがグローバルアドレスを取得する機構等が必要（Ｕ
ＰｎＰ等）
他のノードが認証されるケースも。（アドレスポート認証）
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１-1．ノードＩＤの検証・認証[案1]
ＮＡＴ越え
案Ａ ＵＰｎＰ利用
案Ｂ ＳＴＵＮサーバ利用
ＳＴＵＮサーバ
インターネッ
ト
ルータ
インターネッ
ト
ＵＰｎＰ機構
（ＩＤＧ）
ノード
ルータ
ノード
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１-1．ノードＩＤの検証・認証[案1]
 ＳＴＵＮサーバを利用してもＮＡＴ越えできない場合あり。（Ｓｙ
ｍｍｅｔｒｉｃ ＮＡＴの場合等）
 上記の場合はＢ２ＢＵＡ的な通信が必要。[案C]このときには
案１の利用は困難。
案C 他ノードを介する
ノード
ルータ
インターネッ
ト
ノード P2P・DHＴ勉強会 in 関西資料
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ルータ
ノード
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1-2．ノードＩＤの検証・認証[案2]
 [案2]電子証明書内容のハッシュ値をノードＩＤ（ＰＫＩ）
メリット
 ノードのネットワーク形態によらずノードＩＤの改ざんを検証でき
る。
 電子証明書を使うことにより、ノード間の認証、暗号化が（原
則サーバレスで）容易に可能。
デメリット
 ノードに電子証明書の配布する必要あり。証明書更改も順次
行う必要あり。
 上記に伴いＣＡ等が必要。
 開発費用が高い。
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1-2．ノードＩＤの検証・認証[案2]
 証明書の内容例
氏名
証明書発行シリアル番号
発行日
有効期間
発行機関
 オプションを利用すれば、上記以外のデータも証明
書に格納化。
 証明書内容のハッシュ値をノードＩＤとする。
 証明書有効を検証するためのハッシュ値（デジタル
署名用ハッシュ値）をそのままノードＩＤとして利用す
るアイデアもある。
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1-2．ノードＩＤの検証・認証[案２]
案２に対する注意点
電子証明書のリポジトリ
案Ｐ：特定サーバを利用
• 通信集中、運用費高
案Ｑ：ＤＨＴノードに分散（通信分散、運用費ほぼ０）
• 通信分散、運用費用低
• 証明書の紛失対策が必要→後述
• Node_ID=hash(X+Y)に格納。Ｘは証明書のデータ、Ｙはある
数値。
• Ｙ＝０にすると証明書対象ノードが証明書保有ノードになり、
Ｙ≠０の方がセキュアと考えられる。（詳細検討が必要）
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1-3.ノードＩＤの検証・認証（案３）




電子証明書内容のハッシュ値をノードＩＤ（ＰＧＰ）
原則はＰＫＩを利用した案２と同じ
メリット：サーバレス＝コスト低
デメリット
 ノード数増加に伴いノード検証処理の増加
 ノードＩＤが一意にならない可能性あり
 信頼の輪が複数存在してしまう可能性も？
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1-4.ノードＩＤの検証・認証（案４）
ノードが生成した素数の積のハッシュ値が
ノードＩＤ
アイデア：サーバレスで認証ができなか？
⇒パスワードを相手に渡さず認証できないか？
⇒ゼロ知識証明が使えそうだ！
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1-4：ノードＩＤの検証・認証（案４）
・ノードＡ
大きな素数Ｒ、Ｓを準備、Ｎ＝Ｒ・Ｓ
ノードＩＤ＝Hash(N)⇒ノードＩＤとＮを公開
ノードＡ
ゼロ知識証明
ノードＢ
ゼロ知識証明でノードＡがＮを素因数分解できることを提示できれば、
ノードＢはノードＡを認証したこととする。
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1-4：ノードＩＤの検証・認証（案４）
問題点
中間侵入攻撃を許す
（ノードＡに対して）
俺はノードＢだよ。
ノードＡ
（ノードＢに対して）
俺はノードＡだよ。
ノードＣ
ノードＢ
ゼロ知識証明
ノードＩＤの衝突の可能性も。（レアケース？）
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1－5：ノードＩＤの検証・認証（案５）
 ノードが生成した素数の積のハッシュ値がノードＩＤ
アイデア：
中間進入攻撃を防ぎたい⇒自己証明書の原理を利用
ノードＡ：大きな素数Ｒ、Ｓを準備、Ｎ＝Ｒ・Ｓ
Ｒ、Ｓ、Ｎを利用してＲＳＡ暗号アルゴリズムより
公開鍵P_Key,秘密鍵S_Keyを作成。
ノードＡが公開する情報
（ノードID=Hash(N）、N、P_Key)
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1－5：ノードＩＤの検証・認証（案５）
認証
チャンレジレスポンス
(ノードＡの認証）
ノードＡ
（Hash(N),N,Key_P)
ＲＳＡ暗号化通信
チャンレジレスポンス
(ノードＢの認証）
ノードＢ
（Hash(N’),N’,Key_P’)
□双方認証が可能。通信も暗号できる
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1－5：ノードＩＤの検証・認証（案５）
デメリット
ノードＩＤの衝突が起きる可能性がある。
（どの程度の可能性？現実的にはレアケー
ス？）
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２：文字列検索
最終目標：
・Ｐ２Ｐで部分一致文字列検索をする
・ＡＮＤ、ＯＲ検索ができること
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２－１：文字列検索への道
ＤＨＴ、ＳｋｉｐＧｒａｐｈ
⇒ノードＩＤ、Keyにハッシュ値を利用。
文字列検索における問題点：
文字列が少し変わっただけでもハッシュ値が
全然違う値に。
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２－１：文字列検索への道
そもそも論：
加法性があるハッシュ関数を作れば解決？
Ｈａｓｈ（Ｘ＋Ｙ）＝Ｈａｓｈ（Ｘ）＋Ｈａｓｈ（Ｙ）
（この方法は本プレゼンでは触れない。）
本プレゼンは加法性を利用することで
文字列検索を可能としている。
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２-2：情報登録アルゴリズム
１：形態素解析
東京特許許可局⇒東京：特許：許可：局
東京
特許
許可
局
ハッシュ値
0001
0010
0100
1001
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2-2:情報登録アルゴリズム
２：ハッシュ値のＯＲ計算
東京
特許
許可
局
ハッシュ値
0001
0010
0100
0101
ＯＲ⇒ 0111
(これを抽出用ハッシュ値と呼ぶことにする）
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２-2：情報登録アルゴリズム
3:ノードへの情報登録
形態素分解した単語のハッシュ値と抽出用ハッシュ値の直和と
なるノードＩＤのノードに情報(東京特許許可局）を登録
ハッシュ値
登録ノードＩＤ
東京
0001
00010111
特許
0010
00100111
許可
0100
01000111
局
0101
10010111
⇒
0111（抽出用ハッシュ値）
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2-3：検索アルゴリズム
「東京」の検索
「東京」のハッシュ値＝0001
東京に関する情報が登録されているノード
00010000≦ノードＩＤ≦00011111
ちなみに「東京特許許可局」⇒00010111
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2-3：検索アルゴリズム
 「東京」AND｢特許」の検索
「東京」のハッシュ値＝0001
｢特許」のハッシュ値＝0010
東京と特許のＯＲ＝0011
「東京」AND「特許」に関する情報が登録されている
ノード
00010011≦ノードＩＤ≦00011111
または
00100011≦ノードＩＤ≦00101111
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2-4:文字列検索ＤＨＴ vs SkipGraph
ある範囲のKeyに検索クエリーを出す必要が
ある。
⇒ＤＨＴは苦手
⇒SkipGraphは得意！
文字列検索（本アルゴリズム）は
SkipGraphで実装する方が望ましいと
考えられる。
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最後に
 Ｐ２Ｐのセキュリティ研究はとても魅力的な分野
 文字列部分検索からあいまい検索、全文検索へ
ご清聴ありがとうございました！
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