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

安倍首相 ↓

小泉首相

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

･･･

そうだっけ ??

改ざん防止

デジタル署名秘密鍵 公開鍵

ハッシュ値ハッシュ値

原文原文 原文原文

暗号化

復号

電子署名電子署名 ハッシュ値ハッシュ値

ハッシュ値ハッシュ値

比較

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

なんで、私の成績が好評されてる

の？

プライバシー保護

個人情報特定攻撃への対策• ハッシュ関数の特徴

• 乱数を加えると…

H(x)

小泉 元総理

安倍 総理

H(x)小泉　純一郎 政治家

小泉　孝太郎 俳優

入力に対して出力は一定

ハッシュ値から元のデータは再現できな

い

元のデータの推測が困難に

なる

小泉 元総理小泉

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、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。

–宮崎らの提案した SUMI-4を用いる。

------------------------

------------------------

------------------------

------------------------

署名

-- ＊＊ ----------- ＊＊ ---

-- ＊＊ ----------- ＊＊ --- 署名

-- ＊＊ ----------- ＊＊ ---

-- ＊＊ ----------- ＊＊ --- 署名

１．署名者 ２．墨塗り者 ３．検証者

音声音声

変更はない !!

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

第１ブロック

乱数１

第２ブロック

乱数２

第３ブロック

乱数３

第Ｎブロックデータ

乱数Ｎ

第１乱数付きブロックのＨａｓｈ値

第２乱数付きブロックのＨａｓｈ値

第３乱数付きブロックのＨａｓｈ値

第 N乱数付きブロックのＨａｓｈ値

第 1 ～第 N 乱数付きブロックの Hash 値の和

署名 σ

乱数付きデータＤ

秘密鍵

墨塗り署名方式（ＳＵＭＩ－４）

• 墨塗り

第１ブロック

乱数１

第２ブロック

乱数２

第３ブロック

乱数３

第Ｎブロック

乱数Ｎ第３乱数付き

ブロックのＨａｓｈ値

墨塗り後データD’

墨塗り署名方式（ＳＵＭＩ－４）

• 検証

第１ブロック

乱数１

第２ブロック

乱数２

第３ブロック

乱数３

第Ｎブロック

乱数Ｎ

署名 σ

第３乱数付き

ブロックのＨａｓｈ値

第１乱数付き

ブロックのＨａｓｈ値

第２乱数付き

ブロックのＨａｓｈ値

第Ｎ乱数付き

ブロックのＨａｓｈ値

第３乱数付き

ブロックのＨａｓｈ値

第 1 ～第 N 乱数付きブロックの Hash 値の和

公開鍵

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」

fmt チャンク（フォーマットデータ）

data チャンク（波形データ）

RIFF チャンク

WAVE チャンク乱数をいれる

場所がない！？

提案方式

fmt チャンク

data チャンク ( 波形データ )

rand チャンク ( 乱数データ )

RIFF チャンク

WAVE チャンク

LIST チャンク

・・・・・

・・・・・Ｍ１ Ｍ２ Ｍ３ Ｍ n

R1 R2 R3 Rn

無音データ

Hash 値

ツール“ SANI”・鍵作成

・署名------------------------

------------------------

秘密鍵

公開鍵

秘密鍵

WAV ファイル

------------------------

------------------------

署名

署名済みWAV ファイ

ル

データサイズに対する署名生成、墨塗り、署名検証時間

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 2 4 6 8 10 12 14 16

[M Byte]データサイズ

t[s

]時

間

署名生成署名検証墨塗り

データサイズ [M byte]

時間t[s]

再生：１分 再生：８分再生：４分

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

録音インターネットで公開

・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

-安倍晋三は学年で○位だ -

-安倍晋三は学年で○位だ -

-安倍晋三は学年で最下位だ -

-安倍晋三は学年で最下位だ -

署名検証

先生生徒

情報の秘匿

ツール“ SANI”・墨塗り

・検証

-- ＊＊ ----------- ＊＊ ---

-- ＊＊ ----------- ＊＊ --- 署名

------------------------

------------------------

署名

署名済みWAV ファイ

ル

墨塗り済みWAV ファイ

ル

-- ＊＊ ----------- ＊＊ ---

-- ＊＊ ----------- ＊＊ --- 署名公開鍵

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