特表2022-533950準群演算を含む暗号化データに対して等価演算および未満演算を実行するシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-27
(54)【発明の名称】準群演算を含む暗号化データに対して等価演算および未満演算を実行するシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G09C 1/00 20060101AFI20220720BHJP
【ＦＩ】
G09C1/00 650Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021568119
(86)(22)【出願日】2020-05-07
(85)【翻訳文提出日】2021-11-12
(86)【国際出願番号】 US2020031967
(87)【国際公開番号】W WO2020231762
(87)【国際公開日】2020-11-19
(31)【優先権主張番号】16/412,174
(32)【優先日】2019-05-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521477156
【氏名又は名称】バッフル インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100170209
【弁理士】
【氏名又は名称】林 陽和
(72)【発明者】
【氏名】コルテ プリヤダーシャン
(72)【発明者】
【氏名】ジャクソン スペンス
(72)【発明者】
【氏名】シャンムガヴェラユサム パラニヴェル ラジャン
(72)【発明者】
【氏名】ベラレ ミヒール
(72)【発明者】
【氏名】シュネット ナタン
(57)【要約】
パブリッククラウドにおけるプライベート計算に対応し、（等価決定、および未満の比較演算を含む）暗号化データの演算を実行する能力を提供する暗号化システムおよび方法が提供される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の暗号データ項目および第２の暗号データ項目を生成するために、Ｑ群暗号化を使用して、クライアントからの第１の平文データ項目および第２の平文データ項目を暗号化することと、第１の暗号文および第２の暗号文を生成するために各暗号データ項目のメッセージ認証コードを生成することと、
前記暗号化されたデータに対して演算を実行するための前記第１および第２の暗号文に対する演算要求を前記クライアントから受け取ることと、
セキュアマルチパーティ計算（ＳＭＰＣ）クラスタの第１および第２のコンピュータを使用して、演算結果を生成するために前記第１および第２の暗号文に対して前記演算を実行することと、
前記クライアントに前記演算結果を戻すことと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記暗号化されたデータに対する前記演算は、暗号化等価演算および暗号化未満演算の一方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１および第２の平文データ項目を暗号化することは、暗号化鍵、擬似ランダムパッドによるＱ群減算演算、および前記平文データ項目を使用して、前記第１のデータ項目および前記第２のデータ項目の各々の前記暗号データを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１および第２の平文データ項目を暗号化することは、前記暗号化鍵、擬似ランダム関数、ノンス、および前記平文データの長さを使用して、各平文データ項目について前記擬似ランダムパッドを生成することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記擬似ランダム関数は、暗号化法および暗号メッセージダイジェストの一方である、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
各暗号データ項目の前記メッセージ認証コードを生成することは、認証鍵を使用して各暗号データ項目の前記メッセージ認証コードを生成することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項7】
演算結果を生成するために前記第１および第２の暗号文に対して前記演算を実行することは、前記第１および第２の平文データ項目の各々の前記暗号化鍵を前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータに提供することと、前記第１および第２の平文データ項目の各々の前記認証鍵を前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータに提供することと、をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
演算結果を生成するために前記第１および第２の暗号文に対して前記演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータ上で、前記第１の暗号文の第１の共有と前記第２の暗号文の第１の共有との間の差分を計算することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記第１および第２の暗号文の完全性を検証することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記第１の暗号文の第２の共有と前記第２の暗号文の第２の共有との間の差分を計算することと、をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
演算結果を生成するために前記第１および第２の暗号文に対して前記演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータと第２のコンピュータとの間で秘密鍵およびカウンタ値を共有することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１および第２の平文データ項目を暗号化することは、暗号化鍵、擬似ランダムパッドによるＱ群減算演算、および前記平文データ項目を使用して、前記第１のデータ項目および前記第２のデータ項目の各々の前記暗号データを生成することをさらに含み、各暗号データ項目の前記メッセージ認証コードを生成することは、認証鍵を使用して各暗号データ項目の前記メッセージ認証コードを生成することをさらに含み、前記方法は、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータと前記第２のコンピュータとの間で秘密鍵およびカウンタ値を共有することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記暗号化されたデータに対して前記演算を実行することは、前記第１および第２の暗号データ項目に対して暗号化等価演算を実行することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記第１および第２の暗号データ項目に対して前記暗号化等価演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記第１および第２の暗号文の前記メッセージ認証コードを再計算することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記第１および第２の暗号文間の差分を生成することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて等価暗号化値を計算することと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１および第２の暗号データ項目に対して前記暗号化等価演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータによって、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータによって、前記第１の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第１の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、前記第２の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第２の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、の間の差分を計算することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータ上で、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて等価暗号化値を計算することと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記演算結果を生成することは、前記第１の平文データ項目および第２の平文データ項目が等しいかどうかを判定するために、データベースコンピュータにおいて、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータの前記等価暗号化値および前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータの前記等価暗号化値の排他的論理和を生成することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記暗号化されたデータに対して前記演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタを使用して、前記第１および第２の暗号データ片に対して暗号化未満演算を実行することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項16】
前記第１および第２の暗号データ項目に対して前記暗号化未満演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記第１および第２の暗号文の前記メッセージ認証コードを再計算することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記第１および第２の暗号文間の差分を生成することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータ上で、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて順序開示暗号化値を計算することと、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１および第２の暗号データ項目に対して前記暗号化未満演算を実行することは、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータによって、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータによって、前記第１の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第１の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、前記第２の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第２の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、の間の差分を計算することと、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータ上で、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて順序開示暗号化値を計算することと、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記演算結果を生成することは、データベースコンピュータにおいて、前記第１の暗号文と前記第２の暗号文との間の差分値を生成することと、前記データベースコンピュータにおいて、前記第１のコンピュータからの前記順序開示暗号化値および前記第２のコンピュータからの前記順序開示暗号化値の排他的論理和値を生成することと、前記データベースコンピュータによって、前記排他的論理和値と前記差分値との間の比較値を生成することと、をさらに含み、前記比較値は、前記第１の平文データ項目が前記第２の平文データ項目未満であるかどうかを示す、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
サーバと、前記サーバに接続し、暗号化されたデータに対する演算を前記サーバに発行することができるクライアントと、
前記サーバによって受け取られる第１の暗号データ項目および第２の暗号データ項目を生成するために前記クライアントからの第１および第２の平文データ項目を暗号化し、第１の暗号文および第２の暗号文を生成するために各暗号データ項目のメッセージ認証コードを生成する、前記クライアントと前記サーバとの間に接続された暗号化エンジンと、
前記第１および第２の暗号データ項目を受け取り、暗号化されたデータに対する前記演算に応じて演算結果を生成する、前記サーバに接続された第１のコンピュータおよび第２のコンピュータを有するセキュアマルチパーティ計算（ＳＭＰＣ）クラスタと、
を備え、
前記サーバは、前記結果を前記クライアントに戻す、
システム。
【請求項20】
前記暗号化されたデータに対する前記演算は、暗号化等価演算および暗号化未満演算の一方をさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記暗号化エンジンは、暗号化鍵、擬似ランダムパッドによるＱ群減算演算、および前記平文データ項目を使用して、前記第１のデータ項目および前記第２のデータ項目の各々の前記暗号データを生成するようにさらに構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項22】
前記暗号化エンジンは、前記暗号化鍵、擬似ランダム関数、ノンス、および前記平文データの長さを使用して、各平文データ片について前記擬似ランダムパッドを生成するようにさらに構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項23】
前記擬似ランダム関数は、暗号化法および暗号メッセージダイジェストの一方である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項24】
前記暗号化エンジンは、認証鍵を使用して各暗号データ項目の前記メッセージ認証コードを生成するようにさらに構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項25】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータは、前記第１および第２の平文データ項目の各々の前記暗号化鍵を受け取り、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータは、前記第１および第２の平文データ項目の各々の前記認証鍵を受け取る、請求項２４に記載のシステム。
【請求項26】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータは、前記第１の暗号文の第１の共有と前記第２の暗号文の第１の共有との間の差分を計算するようにさらに構成され、前記ＳＭＰＣの前記第２のコンピュータは、前記第１および第２の暗号文の完全性を検証し、前記第１の暗号文の第２の共有と前記第２の暗号文の第２の共有との間の差分を計算する、ようにさらに構成される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項27】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１および第２のコンピュータは、それぞれ秘密鍵およびカウンタ値を共有する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項28】
前記暗号化エンジンは、暗号化鍵、擬似ランダムパッドによるＱ群減算演算、および前記平文データ項目を使用して前記第１のデータ項目および前記第２のデータ項目の各々の前記暗号データを生成し、認証鍵を使用して各暗号データ項目の前記メッセージ認証コードを生成する、ようにさらに構成され、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータと前記第２のコンピュータとの間で秘密鍵およびカウンタ値が共有される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項29】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１および第２のコンピュータは、前記第１および第２の暗号データ項目に対して暗号化等価演算を実行する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項30】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータは、前記第１および第２の暗号文の前記メッセージ認証コードを再計算し、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成し、前記第１および第２の暗号文間の差分を生成し、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて等価暗号化値を計算する、ようにさらに構成される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項31】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータは、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成し、前記第１の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第１の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、前記第２の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第２の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、の間の差分を計算し、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて等価暗号化値を計算する、ようにさらに構成される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項32】
前記サーバは、前記第１の平文データ項目および第２の平文データ項目が等しいかどうかを判定するために、前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータの前記等価暗号化値および前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータの前記等価暗号化値の排他的論理和を生成するようにさらに構成される、請求項３１に記載のシステム。
【請求項33】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１および第２のコンピュータは、前記第１および第２の暗号データ片に対して暗号化未満演算を実行する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項34】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第２のコンピュータは、前記第１および第２の暗号文の前記メッセージ認証コードを再計算し、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成し、前記第１および第２の暗号文間の差分を生成し、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて順序開示暗号化値を計算する、ようにさらに構成される、請求項３３に記載のシステム。
【請求項35】
前記ＳＭＰＣクラスタの前記第１のコンピュータは、前記秘密鍵および前記カウンタ値に基づいて乱数値を生成し、前記第１の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第１の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、前記第２の暗号文の前記暗号化鍵を使用した前記第２の暗号文の第１の共有の擬似ランダム関数と、の間の差分を計算し、前記生成された前記第１および第２の暗号文間の差分および前記乱数値に基づいて順序開示暗号化値を計算する、ようにさらに構成される、請求項３４に記載のシステム。
【請求項36】
前記サーバコンピュータは、前記第１の暗号文と前記第２の暗号文との間の差分値を生成し、前記第１のコンピュータからの前記順序開示暗号化値および前記第２のコンピュータからの前記順序開示暗号化値の排他的論理和値を生成し、前記排他的論理和値と前記差分値との間の比較値を生成する、ようにさらに構成され、前記比較値は、前記第１の平文データ項目が前記第２の平文データ項目未満であるかどうかを示す、請求項３５に記載のシステム。
【請求項37】
平文文字列を暗号化するためのランダム文字列生成方法であって、ランダム文字列の第１のランダムビットブロックを生成するために、秘密鍵、カウンタ、第１のノンスおよび第２のノンスを使用してメッセージ認証コードプロセスを実行することと、
前記平文文字列の直前のインデックスにおける文字を、前記秘密鍵、前記ランダム文字列の前記直前のビットブロックおよび前記ランダム文字列の長さを含む擬似ランダム関数で排他的論理和をとることによって、ランダム文字列の各後続ランダムビットブロックを生成することと、
を含む、方法。
【請求項38】
前記メッセージ認証コードプロセスを実行することは、暗号ベースのメッセージ認証コードプロセスを使用することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項39】
前記擬似ランダム関数は、暗号化法および暗号メッセージダイジェストの一方である、請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に暗号法に関し、具体的にはコンピュータデータ機密性のために使用される暗号法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在のＮＩＳＴ標準ＡＥＳカウンタモード（ＣＴＲ－ＸＯＲ）対称鍵暗号化スキームでデータが暗号化されている場合、暗号化データに対して実行できる唯一の演算は復号である。とりわけ、最初に両暗号文を復号することなく、２つの暗号化された整数を（未満（Ｌｅｓｓ Ｔｈａｎ）について）加算または比較することは不可能である。従って、データセキュリティを提供しながらも暗号化データに対する（等価検出（Ｅｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）および未満決定（ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ）を含む）有用な演算を可能にする暗号化技術を提供することが望ましい。
【0003】
上記の問題は、パブリッククラウドにおけるプライベート計算の文脈で特に深刻であるが、他の領域にも存在する。等価についての比較では、既知のシステムおよび方法は、決定論的暗号化（ＤＥ）、またはＳＨＡなどのハッシュを比較する方法を使用する。しかしながら、決定論的暗号化（ＤＥ）は安全性が低いことが知られている。大きなハッシュの比較には時間がかかるのに対し、小さなハッシュの比較では、衝突に起因して不正確な結果が得られることがある。
【0004】
未満の比較演算（ｃｏｍｐａｒｅ ｆｏｒ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）では、既知のシステムは、順序保存暗号化（Ｏｒｄｅｒ Ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ：ＯＰＥ）および順序開示暗号化（Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｖｅａｌｉｎｇ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ：ＯＲＥ）のための方法、Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃａ社のＳｈａｒｅｍｉｎｄなどのセキュアマルチパーティ計算（ｓｅｃｕｒｅ Ｍｕｌｔｉｐａｒｔｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ：ＳＭＰＣ）スキーム、または秘匿回路（Ｇａｒｂｌｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＧＣ）を使用する方法を使用する。しかしながら、隔離（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）において使用される順序保存暗号化（ＯＰＥ）および順序開示暗号化（ＯＲＥ）は安全性が低いことが知られている。未満比較（Ｃｏｍｐａｒｅ Ｌｅｓｓ Ｔｈａｎ）のための文献におけるＳＭＰＣプロトコルは、パーティ間の通信を何回も必要とし、従って非常に時間がかかる。秘匿回路（ＧＣ）は高い機密性を提供する可能性があるが、計算コストが高く、パーティ間で大量の暗号文が通信されることを必要とする。
【0005】
従って、パブリッククラウドにおけるプライベート計算に対応し、暗号化データに対して演算（等価決定（ｅｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）および未満の比較演算（ｃｏｍｐａｒｅ ｆｏｒ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ））を実行する能力を提供する暗号化システムおよび方法を提供することが望ましく、これを本開示の目的とする。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】暗号化データに対して様々な演算を実行するために使用できるシステムの実施形態例を示す図である。
【図4】暗号化等価演算のための暗号化法の例を示す図である。
【図5】暗号化等価演算のさらなる詳細を示す図である。
【図6】暗号化未満演算のための暗号化法の例を示す図である。
【図7】暗号化未満演算のさらなる詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本開示は、パブリッククラウド内のデータに対する演算中にデータの機密性が維持されるようにプライベート計算をパブリッククラウドに外部委託するシステムにとりわけ適用可能であり、この文脈で本開示を説明する。しかしながら、このシステムおよび方法は、セキュリティのための暗号化を提供する一方で暗号化データに対して演算が実行されることも可能にすることが望ましいあらゆるシステムのために／と共に使用できるので、非常に有用であると理解されるであろう。実施形態では、暗号化および復号プロセスが、攻撃者が暗号化値を偽造して積極的攻撃を開始するのを防ぐメッセージ認証コードを含む。後述するシステムおよび方法は、パブリッククラウドにおける機密性を維持するために復号なしで実行できる計算を可能にする（Ｑ群（ＱＧｒｏｕｐ）として短縮する）準群暗号化およびメッセージ認証コード（ＭＡＣ）プロセスを使用した暗号化データの等価検出または暗号化データに対する未満演算のために使用することができる。このシステムおよび方法は、ＳＭＰＣシステムを活用することもできる。
【0008】
図１に、暗号化データに対して様々な演算を実行するために使用できるシステム１００の実施形態例を示す。この実施形態例には、互いに通信するクライアント１０２およびサーバ１０４を示しているが、システムは、互いに通信する複数のクライアントおよび複数のサーバを使用して実装することもできる。各クライアント１０２は、プロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ装置およびディスプレイを有するとともに、暗号化データに対して等価検出演算または未満のための比較演算などの１または２以上の演算が実行されるように要求している複数行の命令／コンピュータコード（アプリケーション、コードの一部、モバイルアプリケーションなど）を実行できるコンピュータ装置とすることができる。たとえば、各クライアント１０２のコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータおよび端末などとすることができる。以下の図では、クライアントが、クライアントの一部であって演算コマンドを発行してサーバ１０４から結果を受け取るアプリケーション１１２を含むことができる。各サーバ１０４は、プロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ装置およびディスプレイを有するとともに、１または２以上の演算を要求したクライアントを管理して暗号化データに対する演算を容易にする複数行の命令／コンピュータコード（アプリケーション、コードの一部、モバイルアプリケーションなど）を実行できるコンピュータとすることができる。たとえば、各サーバ１０４のコンピュータは、サーバコンピュータ、１または２以上のクラウドコンピューティングリソース、１または２以上の仮想コンピュータリソース、１または２以上のブレードサーバなどとすることができる。サーバ１０４には、暗号化データを記憶するデータベース１１４が付属することができ、システムは、データベース１１４上の暗号化データに対して演算を実行する。１つの実施形態では、データベース１１４が、暗号化データの記憶を必要として暗号化データに対して演算を実行するパブリッククラウド内にホストされ／存在することができる。１つの実施形態では、データベースサーバを使用してデータベース１１４を実装することができる。
【0009】
システム１００は、各クライアントと各サーバとの間に接続されて後述する暗号化および復号演算を管理するＱ群および順序開示暗号化（ＯＲＥ）暗号化／復号部１０６をさらに含むことができる。暗号化／復号部１０６は、少なくとも１つのプロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ装置を有するとともに、後述するような各クライアント１０２とサーバ１０４との間の暗号化および復号演算を実行する複数行の命令／コンピュータコード（１または２以上のアプリケーション、コードの一部、モバイルアプリケーションなど）を実行できる１または２以上のコンピュータシステムとして実装することができる。
【0010】
システムは、以下でさらに詳細に説明するような暗号化データに対する要求された演算の実行を支援する、サーバ１０４に接続された既知のセキュアマルチパーティ計算（ＳＭＰＣ）クラスタ１０８をさらに含むことができる。ＳＭＰＣクラスタ１０８は、少なくとも１つのプロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ装置を有するとともに、以下でさらに詳細に説明するような暗号化データに対する要求された演算の実行を支援する複数行の命令／コンピュータコード（１または２以上のアプリケーション、コードの一部、モバイルアプリケーションなど）を実行できる１または２以上のコンピュータシステムとして実装することができる。暗号化／復号部１０６およびＳＭＰＣクラスタ１０８は、それぞれ互いに同じまたは異なるコンピュータ上に実装することができる。より詳細には、暗号化部１０６は、クライアント１０２と同じシステム上または別のシステム上に実装することができるが、サーバ１０４上で暗号化鍵が利用可能になるという理由で決してサーバ１０４と同じシステム上には実装されない。さらに、暗号化／復号部１０６およびＳＭＰＣクラスタ１０８の各々は、サーバ１０４と同じまたは異なるコンピュータ上に実装することもできる。図１に示すように、暗号化／復号部１０６およびＳＭＰＣクラスタ１０８の各々には、暗号化データに対して暗号化／復号および演算を実行するように時々暗号化鍵１１０を提供することができる。各クライアントは、暗号化データに対する１または２以上の演算１１１を生成することができ、サーバ１０４は、後述するようにこれらの演算の結果１１３をクライアントに戻す。
【0011】
図２に、暗号化法２００を示し、図３に、図１に示すシステムが実行できる検証および復号演算法３００を示す。これらのプロセスの各々は、図１に示すシステム要素１００～１１４のうちの１つまたは２つ以上を使用してプロセスを実行することができる。
【0012】
暗号化演算２００に戻ると、（１つの実施形態では図１の暗号化要素１０６によって実行できる）暗号化は、（暗号化スキームを使用して以前に生成された、または暗号化時点で生成される）２つの秘密鍵を使用して暗号化を実行する。一方の秘密鍵は、クライアント／アプリケーション１０２、１１２からの平文データＤを暗号化するために使用される暗号化鍵Ｋｅであり、他方の秘密鍵は、秘密鍵Ｋｅを使用した暗号化によって生成された暗号データ（ｃｉｐｈｅｒ ｄａｔａ）Ｃに対してメッセージ認証コード（ＭＡＣ）プロセスを実行するために使用される認証鍵Ｋａである。１つの実施形態では、既知のＱ群暗号化プロセスを使用して暗号化／復号プロセスを実行することができる。
【0013】
図２に示すように、暗号化法２００は、ＡＥＳ暗号化またはＨＭＡＣ－ＳＨＡメッセージダイジェストなどの暗号関数である擬似ランダム関数（Ｐｒｆ）を使用して擬似ランダムパッドＰを生成し（プロセス２０２）、その後にＱ群減算演算（ＱＧｒｏｕｐ ｓｕｂｔｒａｃｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）２０４を使用してこれをクライアント／アプリケーション１０２、１１２からの平文データＤと組み合わせる。より詳細には、プロセス２０２は、１回だけ使用される乱数であるノンスＮ、平文テキストデータのビット数である長さＬ、およびパッドＰを生成するためにＰｒｆによって使用される暗号化秘密鍵Ｋｅを利用する。ＮＩＳＴ標準ＡＥＳカウンタモード（ＣＴＲ－ＸＯＲ）は、ＰｒｆとしてＡＥＳ暗号化関数を使用し、Ｑ群演算としてＸｏｒ関数を使用する。ＮＩＳＴ標準は、ＣＴＲ－ＸＯＲ暗号化が長さＬビットの平文データＭ、ノンスＮおよび秘密鍵Ｋを利用して、最初にｍ＝それぞれがＮ、Ｎ＋１、．．．、Ｎ＋ｍ－１から導出された１２８ビットの天井（Ｌ／１２８）入力ブロックの集合を生成し、その後にＡＥＳ暗号化を使用して各入力ブロックを鍵Ｋｅで暗号化してｍ個の出力ブロックを生成し、最後に全てのｍ個の出力ブロックを連結させて長さＬビットの擬似ランダムパッドＰを生成する方法を記述する。暗号化の第２段階（プロセス２０４）では、擬似ランダムパッドＰを平文データＤでＸＯＲ演算して暗号データＣを生成する。
【0014】
Ｑ群Ｇは、長さＬの全ての２進列と、Ｇ．Ａｄｄ、Ｇ．ＬｓｕｂおよびＧ．Ｒｓｕｂという３つの演算とを含む集合Ｇ．Ｓから成る。Ｇ．Ａｄｄ演算は、集合Ｇ．Ｓから２つの要素ＡおよびＢを取り出して集合Ｇ．Ｓ内の別の要素Ｃを生成する。Ｇ．Ｌｓｕｂ演算は、集合Ｇ．Ｓからいずれか２つの要素ＡおよびＣを取り出して、Ｇ．Ａｄｄ（Ａ，Ｂ）＝Ｃであるように集合から一意的な要素Ｂを生成する。Ｇ．Ｒｓｕｂ演算は、集合Ｇ．Ｓからいずれか２つの要素ＢおよびＣを取り出して、Ｇ．Ａｄｄ（Ａ，Ｂ）＝Ｃであるように集合内の一意的な要素Ａを生成する。Ｇ．Ｌｓｕｂ演算は、Ｇ．Ａｄｄ演算の左逆元（ｌｅｆｔ－ｉｎｖｅｒｓｅ）として知られており、Ｇ．Ｒｓｕｂ演算は、右逆元（ｒｉｇｈｔ－ｉｎｖｅｒｓｅ）として知られている。
【0015】
１つの実施形態では、Ｑ群Ｇを、Ｇ．Ａｄｄ（Ｐ，Ｄ）＝（Ｐ－Ｄ） ｍｏｄ ２LおよびＧ．Ｌｓｕｂ（Ｐ，Ｃ）＝（Ｐ－Ｃ） ｍｏｄ ２Lであるように選択することができる。この選択により、減算演算２０４は、Ｃ＝（Ｐ－Ｄ） ｍｏｄ ２LにするＧ．Ａｄｄ（Ｐ，Ｄ）となり、減算演算３０６は、Ｄ＝（Ｐ－Ｃ） ｍｏｄ ２LにするＧ．Ｌｓｕｂ（Ｐ，Ｃ）となる。他のＱ群演算の選択も可能である。
【0016】
暗号化プロセスの一部として、暗号データＣをメッセージ認証コード（ＭＡＣ）プロセス２０６に供給することができる。ＭＡＣプロセス２０６は、認証鍵Ｋａも受け取って暗号文を生成し、この暗号文は、ノンスＮおよびＭＡＣ（Ｍ）と共に暗号文（Ｋ、Ｎ、Ｃ、Ｍ）としてデータベース１１４に記憶することができる。ＭＡＣプロセス２０６は、攻撃者が暗号化値を偽造して積極的攻撃を開始するのを防ぐために減算プロセス２０４の後に使用される。図２～図３に示す１つの実施形態では、既知の暗号ベースのＭＡＣ（ＣＭＡＣ）を使用することもできるが、このシステムおよび方法では、いずれかの鍵付きの暗号ハッシュ関数を使用することができる。
【0017】
復号方法３００中には、減算復号プロセス３０６に入力できる暗号データを生成するための入力として、暗号ベースのＭＡＣプロセス３０２に認証鍵Ｋａと共に暗号文を供給することができる。従って、ＭＡＣ結果（ハッシュ）は、復号中に認証鍵Ｋａを使用して再計算され検証され、ＭＡＣ検証によって暗号化後に暗号文が改竄されていないことが確認された場合にのみ暗号化鍵Ｋｅを使用した実際の復号が開始されるようになる。復号中には、（暗号文と共に記憶された）ノンスＮおよび長さＬ、並びに暗号化鍵Ｋｅを擬似ランダム関数３０４に入力することができ、これにより再びパッドＰが生成されて減算復号プロセス３０６に供給される。減算復号プロセス３０６は、暗号データおよびパッドを使用して減算演算を実行して平文データを生成することができ、その後にこれをクライアント／アプリケーション１０２、１１２に戻すことができる。
【0018】
上記の暗号化および復号方法２００、３００を使用して、暗号化データに対して複数の異なる演算を実行することができる。具体的には、（図４～図５に示す）例示的な暗号化等価演算および（図６～図７に示す）例示的な暗号化未満演算を実行することができる。なお、暗号化データに対するこれらの演算は、従来のシステムおよびプロセスを使用して行うことができず、従ってこのシステムおよび方法は、暗号化データに対して演算を実行できるという技術的課題に対する技術的解決策を提供する。
【0019】
＜暗号化等価演算＞
図４に、暗号化等価演算５００のための暗号化法４００の例を示し、図５に、暗号化等価演算５００のさらなる詳細を示す。暗号化等価演算５００は、２つのＳＭＰＣコンピュータ（たとえば、図５に示すようなＳＭＰＣサーバ１ １０８ＡおよびＳＭＰＣサーバ２ １０８Ｂ）と共に既知のＳＭＰＣプロトコルを使用することができる。第１のＳＭＰＣコンピュータ１０８Ａは、暗号化鍵（等価演算において使用されるデータ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ｅ、Ｋ２ｅ）にアクセスできるのに対し、第２のコンピュータ１０８Ｂは、認証鍵（等価演算において使用されるデータ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ａ、Ｋ２ａ）にアクセスすることができる。暗号化鍵は、第１のコンピュータ１０８Ａ上の第１の共有の差分を計算するために使用されるのに対し、認証鍵は、第２のコンピュータ１０８Ｂ上の第２の共有の差分を計算する前に暗号データの完全性を検証するために使用され、これらについては以下でさらに詳細に説明する。データベース１１４は、いずれの鍵にもアクセスすることができない。
図４に、暗号化等価演算５００のための暗号化法４００の例を示し、図５に、暗号化等価演算５００のさらなる詳細を示す。暗号化等価演算５００は、２つのＳＭＰＣコンピュータ（たとえば、図５に示すようなＳＭＰＣサーバ１ １０８ＡおよびＳＭＰＣサーバ２ １０８Ｂ）と共に既知のＳＭＰＣプロトコルを使用することができる。第１のＳＭＰＣコンピュータ１０８Ａは、暗号化鍵（等価演算において使用されるデータ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ｅ、Ｋ２ｅ）にアクセスできるのに対し、第２のコンピュータ１０８Ｂは、認証鍵（等価演算において使用されるデータ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ａ、Ｋ２ａ）にアクセスすることができる。暗号化鍵は、第１のコンピュータ１０８Ａ上の第１の共有の差分を計算するために使用されるのに対し、認証鍵は、第２のコンピュータ１０８Ｂ上の第２の共有の差分を計算する前に暗号データの完全性を検証するために使用され、これらについては以下でさらに詳細に説明する。データベース１１４は、いずれの鍵にもアクセスすることができない。
【0020】
第１および第２のコンピュータ１０８Ａ、１０８Ｂは、データベース１１４には公開されない共有秘密鍵を確立するようにディフィー・ヘルマンなどの鍵交換プロトコルを使用して１回設定される秘密鍵Ｋｆおよびカウンタ値ＣＴＲｆを互いに共有する。ＣＴＲｆは、毎回の等価暗号化演算後に増分されるカウンタであり、Ｋｆは、ＣＴＲｆを暗号化して等価暗号化に使用すべき乱数セットを生成するために使用される鍵である。
【0021】
等価暗号化関数は、３つの利点を活用して効率的に暗号化を行う。第１に、後述するような復号関数が必要でない。第２に、後述するように２つのＳＭＰＣコンピュータ１０８Ａ、１０８Ｂ間に乱数の同期ストリームが存在する。第３に、後述するように各乱数が一対のオペランドにつき１回のみ使用され、従って演算のセキュリティが高まる。
【0022】
暗号化法および暗号化等価方法４００、５００は、図４～図５に示すような以下のプロセスを含むことができる。
ａ．アプリケーション１１２は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．暗号化鍵Ｋ１ｅを使用してノンスＮ１で平文データＤ１を暗号化した後に、ＭＡＣが認証鍵Ｋ１ａを使用して暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）を生成して（プロセス４０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉ．暗号化鍵Ｋ２ｅおよび認証鍵Ｋ２ａを使用してノンスＮ２で平文データＤ２を暗号化して暗号文（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を生成して（プロセス４０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉｉ．データベース１１４上の２つの暗号文の等価演算（図５に示すようなＥｑｕａｌＴｏ演算）を開始する。
ｂ．データベース１１４（およびデータベース１１４をホストするコンピュータまたはデータベースサーバ）は、以下の２つのプロセスを並行して実行する。
ｉ．暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を第２のコンピュータ１０８Ｂに送信して、第２のコンピュータ１０８Ｂからの応答Ｗがデータベース１１４に戻されるのを待つ。
ｉｉ．各暗号文の第１の共有（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）を第１のコンピュータ１０８Ａに送信して、第１のコンピュータ１０８Ａからの応答Ｙがデータベース１１４に戻されるのを待つ。
ｂ．第２のコンピュータ１０８Ｂは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を受け取る。
ｉｉ．受け取られた暗号文のＭＡＣとしてＭ１およびＭ２を再計算する。検証に成功した場合、その後のプロセスにおいて正しいＮ１およびＮ２の値を使用し、検証に失敗した場合、代わりにＮ１およびＮ２に乱数値Ｒを使用する。
ｉｉｉ．鍵Ｋｆを使用してＣＴＲｆを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｖ．Ｖ＝（Ｃ２－Ｃ１） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｖ．Ｗ＝ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｖ，Ｒ）を以下のように計算する。
ｉ．Ｒから非ゼロの乱数値Ａを抽出する。
ｉｉ．Ｒから異なる乱数値Ｂを抽出する。
ｉｉｉ．Ａ、ＢおよびＶを有限フィールドＤの要素として処理し、フィールド乗算および加算を使用してＷ＝Ａ＊Ｖ＋Ｂを計算する。
ｖｉ．Ｗをデータベース１１４に送信する。
ｃ．第１のＳＭＰＣコンピュータ１０８Ａは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）を受け取る。
ｉｉ．鍵Ｋｆを使用してＣＴＲｆを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｉｉ．Ｘ＝（Ｐｒｆ（Ｋ２ｅ，Ｎ２，Ｌ）－Ｐｒｆ（Ｋ１ｅ，Ｎ１，Ｌ）） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｉｖ．Ｙ＝ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｘ，Ｒ）を以下のように計算する。
ａ．Ｒから非ゼロの乱数値Ａを抽出する。
ｂ．Ｒから異なる乱数値Ｂを抽出する。
ｃ．Ａ、ＢおよびＸを有限フィールドＤの要素として処理し、フィールド乗算および加算を使用してＹ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂを計算する。
ｖ．Ｙをデータベース１１４に送信する。
ｄ．データベース１１４は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．第２のコンピュータ１０８ＢからＷを受け取る。
ｉｉ．第１のコンピュータ１０８ＡからＹを受け取る。
ｉｉｉ．Ｚ＝Ｘｏｒ（Ｗ，Ｙ）を計算する。
ｉｖ．Ｄ１＝Ｄ２の結果としてＺ＝０を使用する。
ａ．アプリケーション１１２は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．暗号化鍵Ｋ１ｅを使用してノンスＮ１で平文データＤ１を暗号化した後に、ＭＡＣが認証鍵Ｋ１ａを使用して暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）を生成して（プロセス４０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉ．暗号化鍵Ｋ２ｅおよび認証鍵Ｋ２ａを使用してノンスＮ２で平文データＤ２を暗号化して暗号文（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を生成して（プロセス４０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉｉ．データベース１１４上の２つの暗号文の等価演算（図５に示すようなＥｑｕａｌＴｏ演算）を開始する。
ｂ．データベース１１４（およびデータベース１１４をホストするコンピュータまたはデータベースサーバ）は、以下の２つのプロセスを並行して実行する。
ｉ．暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を第２のコンピュータ１０８Ｂに送信して、第２のコンピュータ１０８Ｂからの応答Ｗがデータベース１１４に戻されるのを待つ。
ｉｉ．各暗号文の第１の共有（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）を第１のコンピュータ１０８Ａに送信して、第１のコンピュータ１０８Ａからの応答Ｙがデータベース１１４に戻されるのを待つ。
ｂ．第２のコンピュータ１０８Ｂは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を受け取る。
ｉｉ．受け取られた暗号文のＭＡＣとしてＭ１およびＭ２を再計算する。検証に成功した場合、その後のプロセスにおいて正しいＮ１およびＮ２の値を使用し、検証に失敗した場合、代わりにＮ１およびＮ２に乱数値Ｒを使用する。
ｉｉｉ．鍵Ｋｆを使用してＣＴＲｆを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｖ．Ｖ＝（Ｃ２－Ｃ１） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｖ．Ｗ＝ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｖ，Ｒ）を以下のように計算する。
ｉ．Ｒから非ゼロの乱数値Ａを抽出する。
ｉｉ．Ｒから異なる乱数値Ｂを抽出する。
ｉｉｉ．Ａ、ＢおよびＶを有限フィールドＤの要素として処理し、フィールド乗算および加算を使用してＷ＝Ａ＊Ｖ＋Ｂを計算する。
ｖｉ．Ｗをデータベース１１４に送信する。
ｃ．第１のＳＭＰＣコンピュータ１０８Ａは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）を受け取る。
ｉｉ．鍵Ｋｆを使用してＣＴＲｆを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｉｉ．Ｘ＝（Ｐｒｆ（Ｋ２ｅ，Ｎ２，Ｌ）－Ｐｒｆ（Ｋ１ｅ，Ｎ１，Ｌ）） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｉｖ．Ｙ＝ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｘ，Ｒ）を以下のように計算する。
ａ．Ｒから非ゼロの乱数値Ａを抽出する。
ｂ．Ｒから異なる乱数値Ｂを抽出する。
ｃ．Ａ、ＢおよびＸを有限フィールドＤの要素として処理し、フィールド乗算および加算を使用してＹ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂを計算する。
ｖ．Ｙをデータベース１１４に送信する。
ｄ．データベース１１４は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．第２のコンピュータ１０８ＢからＷを受け取る。
ｉｉ．第１のコンピュータ１０８ＡからＹを受け取る。
ｉｉｉ．Ｚ＝Ｘｏｒ（Ｗ，Ｙ）を計算する。
ｉｖ．Ｄ１＝Ｄ２の結果としてＺ＝０を使用する。
【0023】
＜暗号化未満演算＞
図６に、１つの実施形態では図１に示すシステムを使用して実行できるが他のシステムを使用して実装することもできる暗号化未満演算７００のための暗号化法６００の例を示す。この演算を使用して、Ｑ群暗号化スキームによって生成されたＬ－１ビット整数の暗号文Ｄ１およびＤ２を、以下のＳＭＰＣプロトコルによってＬｅｓｓＴｈａｎについて比較することができる。このプロトコルは、２０１６年にＮａｔｈａｎ Ｃｈｅｎｅｔｔｅ他によって教示された「漏洩を制限した実用的順序開示暗号化（Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｏｒｄｅｒ－Ｒｅｖｅａｌｉｎｇ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｌｅａｋａｇｅ）」などの順序開示暗号化（ＯＲＥ）スキームに依拠する。この方法は、図７に示すようなＳＭＰＣクラスタにおいて第１および第２のコンピュータ１０８Ａ、１０８Ｂを使用するＯＲＥスキームを組み込む。第１のコンピュータ１０８Ａは、暗号化鍵（データ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ｅ、Ｋ２ｅ）にアクセスできるのに対し、第２のサーバは、認証鍵（データ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ａ、Ｋ２ａ）にアクセスすることができる。暗号化鍵は、第１のコンピュータ１０８Ａ上の第１の共有の差分を計算するために使用されるのに対し、認証鍵は、第２のコンピュータ１０８Ｂ上の第２の共有の差分を計算する前に暗号データの完全性を検証するために使用される。データベース１１４は、等価演算に関してはいずれの鍵にもアクセスすることができない。
図６に、１つの実施形態では図１に示すシステムを使用して実行できるが他のシステムを使用して実装することもできる暗号化未満演算７００のための暗号化法６００の例を示す。この演算を使用して、Ｑ群暗号化スキームによって生成されたＬ－１ビット整数の暗号文Ｄ１およびＤ２を、以下のＳＭＰＣプロトコルによってＬｅｓｓＴｈａｎについて比較することができる。このプロトコルは、２０１６年にＮａｔｈａｎ Ｃｈｅｎｅｔｔｅ他によって教示された「漏洩を制限した実用的順序開示暗号化（Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｏｒｄｅｒ－Ｒｅｖｅａｌｉｎｇ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｌｅａｋａｇｅ）」などの順序開示暗号化（ＯＲＥ）スキームに依拠する。この方法は、図７に示すようなＳＭＰＣクラスタにおいて第１および第２のコンピュータ１０８Ａ、１０８Ｂを使用するＯＲＥスキームを組み込む。第１のコンピュータ１０８Ａは、暗号化鍵（データ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ｅ、Ｋ２ｅ）にアクセスできるのに対し、第２のサーバは、認証鍵（データ項目（Ｄ１、Ｄ２）の各々のためのＫ１ａ、Ｋ２ａ）にアクセスすることができる。暗号化鍵は、第１のコンピュータ１０８Ａ上の第１の共有の差分を計算するために使用されるのに対し、認証鍵は、第２のコンピュータ１０８Ｂ上の第２の共有の差分を計算する前に暗号データの完全性を検証するために使用される。データベース１１４は、等価演算に関してはいずれの鍵にもアクセスすることができない。
【0024】
コンピュータ１０８Ａ、１０８Ｂは、データベース１１４には公開されない共有秘密鍵を確立するようにディフィー・ヘルマンなどの鍵交換プロトコルを使用して１回設定される秘密鍵Ｋｏおよびカウンタ値ＣＴＲｏも互いに共有する。ＣＴＲｏは、毎回のＯＲＥ演算後に増分されるカウンタであり、Ｋｏは、ＣＴＲｏを暗号化してＯＲＥに使用すべき乱数セットを生成するために使用される鍵である。
【0025】
ＯＲＥ関数は、４つの利点を活用して効率的に暗号化を行う。第１に、この演算は、暗号化データに関する結果を戻すために復号関数を必要としない。第２に、２つのコンピュータ１０８Ａ、１０８Ｂ間に乱数の同期ストリームが存在する。第３に、各乱数が一対のオペランドについて１回だけ使用される。第４に、第２の共有の明白な差分（ｐｌａｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）をデータベース１１４において再計算することができる。
【0026】
未満演算および暗号化６００、７００は、以下のプロセスを含むことができる。
ａ．アプリケーション１１２は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．暗号化鍵Ｋ１ｅを使用してノンスＮ１で平文データＤ１を暗号化した後に、ＭＡＣが認証鍵Ｋ１ａを使用して暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）を生成して（プロセス６０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉ．暗号化鍵Ｋ２ｅおよび認証鍵Ｋ２ａを使用してノンスＮ２で平文データＤ２を暗号化して暗号文（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を生成して（プロセス６０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉｉ．データベース１１４上の２つの暗号文のＬｅｓｓＴｈａｎ演算を開始する。
ｂ．データベース１１４（および／またはデータベースをホストするコンピュータまたはデータベースサーバ）は、以下の２つのプロセスを並行して実行する。
ｉ．暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を第２のコンピュータ１０８Ｂに送信して、第２のコンピュータ１０８Ｂからの応答Ｗを待つ。
ｉｉ．第１の共有（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）をサーバ１に送信して、第１のコンピュータ１０８Ａからの応答Ｙを待つ。
ｃ．第２のコンピュータ１０８Ｂは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を受け取る。
ｉｉ．受け取られた暗号文のＭＡＣとしてＭ１およびＭ２を再計算する。検証に成功した場合、その後のステップにおいて正しいＮ１およびＮ２の値を使用する。検証に失敗した場合、代わりにＮ１およびＮ２に乱数値を使用する。
ｉｉｉ．鍵Ｋｏを使用してＣＴＲｏを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｖ．Ｖ＝（Ｃ２－Ｃ１） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｖ．Ｗ＝ＯｒｄｅｒＲｅｖｅａｌｉｎｇＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｖ，Ｒ）を以下のように計算する。
ｉ．ランダムパッドを使用してＸＯＲによって暗号化符号ビットをＷ［０］＝Ｒ［０］［＋］Ｖ［０］として計算する（なお、ここでは、排他的論理和を［＋］で表している。以下同じ。）。
ｉｉ．異なるランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの暗号化最上位ビットをＷ［１］＝Ｒ［１］［＋］Ｖ［１］として計算する。
ｉｉｉ．（符号ビットＶ［０］を除く）先行するプレフィックスの（等価暗号化などの）暗号化である新たなランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの各後続ビットをＷ［ｉ］＝Ｖ［ｉ］［＋］ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｖ［１］｜｜Ｖ［２］｜｜．．．｜｜Ｖ［ｉ－１］，Ｒ） ｍｏｄ ２として暗号化する。
ｖｉ．Ｗをデータベース１１４に送信する。
ｄ．ＳＭＰＣ第１のコンピュータ１０８Ａは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）を受け取る。
ｉｉ．鍵Ｋｏを使用してＣｔｒｏを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｉｉ．Ｘ＝（Ｐｒｆ（Ｋ２ｅ，Ｎ２，Ｌ）－Ｐｒｆ（Ｋ１ｅ，Ｎ１，Ｌ）） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｉｖ．Ｙ＝ＯｒｄｅｒＲｅｖｅａｌｉｎｇＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｘ，Ｒ）を以下のように計算する。
ａ．ランダムパッドを使用してＸＯＲによって暗号化符号ビットをＹ［０］＝Ｒ［０］［＋］Ｘ［０］として計算する。
ｂ．異なるランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの暗号化最上位ビットをＹ［１］＝Ｒ［１］［＋］Ｘ［１］として計算する。
ｃ．（符号ビットＸ［０］を除く）先行するプレフィックスの（等価暗号化などの）暗号化である新たなランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの各後続ビットをＹ［ｉ］＝Ｘ［ｉ］［＋］ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｘ［１］｜｜Ｘ［２］｜｜．．．｜｜Ｘ［ｉ－１］，Ｒ） ｍｏｄ ２として暗号化する。
ｖ．Ｙをデータベース１１４に送信する。
ｅ．データベース１１４は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．第２のコンピュータ１０８ＢからＷを受け取る。
ｉｉ．第１のコンピュータ１０８ＡからＹを受け取る。
ｉｉｉ．Ｚ＝Ｘｏｒ（Ｗ，Ｙ）を計算する。
ｉｖ．Ｚ＝０である場合、値Ｄ１およびＤ２は等しく、そうでなければ次のステップに進む。
ｖ．Ｖ＝（Ｃ２－Ｃ１） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｖｉ．Ｌ＝ＯｒｅＣｏｍｐａｒｅ（Ｚ，Ｖ）を以下のように計算する。
ｉ．Ｚのビットが、０が最上位ビットであって１が次の最上位ビットであるように付番されている場合、ビットＺ［０］は、符号ビットＣ１［０］およびＣ２［０］の差分である。
ｉｉ．Ｚ［ｉ］がゼロでないように、ｉを０の後の（最上位ビットの）最下位インデックス（ｌｅａｓｔ ｉｎｄｅｘ）とする。
ｉｉｉ．ビットＶ［ｉ］をビットＺ［０］と比較し、Ｖ［ｉ］＝Ｚ［０］である場合には指標Ｌ＝１を設定し、そうでなければＬ＝０を設定する。
ｖｉｉ．Ｄ１＜Ｄ２の結果としてＬを使用する。
ａ．アプリケーション１１２は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．暗号化鍵Ｋ１ｅを使用してノンスＮ１で平文データＤ１を暗号化した後に、ＭＡＣが認証鍵Ｋ１ａを使用して暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）を生成して（プロセス６０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉ．暗号化鍵Ｋ２ｅおよび認証鍵Ｋ２ａを使用してノンスＮ２で平文データＤ２を暗号化して暗号文（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を生成して（プロセス６０２）データベース１１４に記憶する。
ｉｉｉ．データベース１１４上の２つの暗号文のＬｅｓｓＴｈａｎ演算を開始する。
ｂ．データベース１１４（および／またはデータベースをホストするコンピュータまたはデータベースサーバ）は、以下の２つのプロセスを並行して実行する。
ｉ．暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を第２のコンピュータ１０８Ｂに送信して、第２のコンピュータ１０８Ｂからの応答Ｗを待つ。
ｉｉ．第１の共有（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）をサーバ１に送信して、第１のコンピュータ１０８Ａからの応答Ｙを待つ。
ｃ．第２のコンピュータ１０８Ｂは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から暗号文（Ｋ１、Ｎ１、Ｃ１、Ｍ１）および（Ｋ２、Ｎ２、Ｃ２、Ｍ２）を受け取る。
ｉｉ．受け取られた暗号文のＭＡＣとしてＭ１およびＭ２を再計算する。検証に成功した場合、その後のステップにおいて正しいＮ１およびＮ２の値を使用する。検証に失敗した場合、代わりにＮ１およびＮ２に乱数値を使用する。
ｉｉｉ．鍵Ｋｏを使用してＣＴＲｏを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｖ．Ｖ＝（Ｃ２－Ｃ１） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｖ．Ｗ＝ＯｒｄｅｒＲｅｖｅａｌｉｎｇＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｖ，Ｒ）を以下のように計算する。
ｉ．ランダムパッドを使用してＸＯＲによって暗号化符号ビットをＷ［０］＝Ｒ［０］［＋］Ｖ［０］として計算する（なお、ここでは、排他的論理和を［＋］で表している。以下同じ。）。
ｉｉ．異なるランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの暗号化最上位ビットをＷ［１］＝Ｒ［１］［＋］Ｖ［１］として計算する。
ｉｉｉ．（符号ビットＶ［０］を除く）先行するプレフィックスの（等価暗号化などの）暗号化である新たなランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの各後続ビットをＷ［ｉ］＝Ｖ［ｉ］［＋］ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｖ［１］｜｜Ｖ［２］｜｜．．．｜｜Ｖ［ｉ－１］，Ｒ） ｍｏｄ ２として暗号化する。
ｖｉ．Ｗをデータベース１１４に送信する。
ｄ．ＳＭＰＣ第１のコンピュータ１０８Ａは、以下のプロセスを実行する。
ｉ．データベース１１４から（Ｋ１、Ｎ１）および（Ｋ２、Ｎ２）を受け取る。
ｉｉ．鍵Ｋｏを使用してＣｔｒｏを暗号化した後にＮ１およびＮ２を暗号化して乱数値Ｒを生成する。
ｉｉｉ．Ｘ＝（Ｐｒｆ（Ｋ２ｅ，Ｎ２，Ｌ）－Ｐｒｆ（Ｋ１ｅ，Ｎ１，Ｌ）） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｉｖ．Ｙ＝ＯｒｄｅｒＲｅｖｅａｌｉｎｇＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｘ，Ｒ）を以下のように計算する。
ａ．ランダムパッドを使用してＸＯＲによって暗号化符号ビットをＹ［０］＝Ｒ［０］［＋］Ｘ［０］として計算する。
ｂ．異なるランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの暗号化最上位ビットをＹ［１］＝Ｒ［１］［＋］Ｘ［１］として計算する。
ｃ．（符号ビットＸ［０］を除く）先行するプレフィックスの（等価暗号化などの）暗号化である新たなランダムパッドを使用してＸＯＲによって大きさの各後続ビットをＹ［ｉ］＝Ｘ［ｉ］［＋］ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ（Ｘ［１］｜｜Ｘ［２］｜｜．．．｜｜Ｘ［ｉ－１］，Ｒ） ｍｏｄ ２として暗号化する。
ｖ．Ｙをデータベース１１４に送信する。
ｅ．データベース１１４は、以下のプロセスを実行する。
ｉ．第２のコンピュータ１０８ＢからＷを受け取る。
ｉｉ．第１のコンピュータ１０８ＡからＹを受け取る。
ｉｉｉ．Ｚ＝Ｘｏｒ（Ｗ，Ｙ）を計算する。
ｉｖ．Ｚ＝０である場合、値Ｄ１およびＤ２は等しく、そうでなければ次のステップに進む。
ｖ．Ｖ＝（Ｃ２－Ｃ１） ｍｏｄ ２Lを計算する。
ｖｉ．Ｌ＝ＯｒｅＣｏｍｐａｒｅ（Ｚ，Ｖ）を以下のように計算する。
ｉ．Ｚのビットが、０が最上位ビットであって１が次の最上位ビットであるように付番されている場合、ビットＺ［０］は、符号ビットＣ１［０］およびＣ２［０］の差分である。
ｉｉ．Ｚ［ｉ］がゼロでないように、ｉを０の後の（最上位ビットの）最下位インデックス（ｌｅａｓｔ ｉｎｄｅｘ）とする。
ｉｉｉ．ビットＶ［ｉ］をビットＺ［０］と比較し、Ｖ［ｉ］＝Ｚ［０］である場合には指標Ｌ＝１を設定し、そうでなければＬ＝０を設定する。
ｖｉｉ．Ｄ１＜Ｄ２の結果としてＬを使用する。
【0027】
暗号化文字列を比較する際には、２つの暗号化文字列をＬｅｓｓＴｈａｎについて比較できるように、各文字を個別に暗号化することが必要である。文字列ＳおよびＴの比較方法は、最初の文字Ｓ［０］およびＴ［０］を比較することから開始して、一方の文字列に文字がなくなるまで、または比較によって何らかの文字Ｓ［ｉ］がＴ［ｉ］に等しくないことが見つかるまでその後の文字を比較する。たとえばＳなどの一方の文字列に文字がなくなった場合、文字列Ｓの全ての文字は他方の文字列Ｔのプレフィックスに等しく、方法はＳ＜Ｔであることを宣言するようになる。方法は、同じでない文字を含むインデックスｉを発見すると、Ｓ［ｉ］＜Ｔ［ｉ］であるかどうかをチェックして文字列Ｓ＜文字列Ｔであるかどうかを判定する。
【0028】
０～ｉ－１のインデックスにおける２つの文字列内の全ての文字が等しいと判定され、インデックスｉにおける文字の順序が明らかになったとしても、文字列内のその後の文字（インデックスｉ＋１から文字列の最後まで）の機密性は以下の方法を使用して保持される。ＥｑｕａｌｉｔｙＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎおよびＯｒｄｅｒＲｅｖｅａｌｉｎｇＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎ関数は、いずれも２つのＳＭＰＣサーバ上の乱数の同期ストリームを使用する。両サーバ上の文字が等しく暗号化されるようにインデックス０～ｉの全ての文字を暗号化するには、２つのストリームが同一であることが重要であるが、インデックスｉ後の文字についてもストリームが同様であることが必要である。
【0029】
文字Ｓ［ｊ］を暗号化するために使用されるｎ個のランダムビットの組をＲjとし、文字Ｔ［ｊ］を暗号化するために使用されるｎ個のランダムビットの組をＰjとする。すると、以下の方法によってＲjはプレフィックスＳ［０］Ｓ［１］．．．Ｓ［ｊ－１］に依存し、ＰjはプレフィックスＴ［０］Ｔ［１］．．．Ｔ［ｊ－１］に依存するようになる。
Ｒ0＝ＣＭＡＣ（Ｋｏ，Ｃｔｒｏ｜｜Ｎｉ｜｜Ｎ２）
Ｒj＝Ｓ［ｊ－１］［＋］ＰＲＦ（Ｋｏ，Ｒj-1，ｎ）
Ｐ0＝ＣＭＡＣ（Ｋｏ，Ｃｔｒｏ｜｜Ｎｉ｜｜Ｎ２）
Ｐj＝Ｔ［ｊ－１］［＋］ＰＲＦ（Ｋｏ，Ｐj-1，ｎ）
Ｒ0＝ＣＭＡＣ（Ｋｏ，Ｃｔｒｏ｜｜Ｎｉ｜｜Ｎ２）
Ｒj＝Ｓ［ｊ－１］［＋］ＰＲＦ（Ｋｏ，Ｒj-1，ｎ）
Ｐ0＝ＣＭＡＣ（Ｋｏ，Ｃｔｒｏ｜｜Ｎｉ｜｜Ｎ２）
Ｐj＝Ｔ［ｊ－１］［＋］ＰＲＦ（Ｋｏ，Ｐj-1，ｎ）
【0030】
このランダムビット生成方法は、ＫｏおよびＣｔｒｏが共通することによって第１のランダムビットの組Ｒ0＝Ｐ0であることを保証する。プレフィックスＳ［０］．．．Ｓ［ｊ－１］＝Ｔ［０］］．．．Ｔ［ｊ－１］である限り、Ｒi＝Ｐiとなる。しかしながら、Ｓ［ｉ］≠Ｔ［ｉ］の場合のインデックスｉにおける最初の異なる文字の後には、その後の全ての文字についてＲ［ｉ＋ｊ］≠Ｐ［ｉ＋ｊ］となり、ｊ＞０である。このランダムビットの相違により、その後の全ての文字がランダムに暗号化されて機密性を維持するようになる。
【0031】
＜結果＞
開示したＳＭＰＣ ＥｑｕａｌｉｔｙおよびＬｅｓｓＴｈａｎプロトコルは、サーバとＳＭＰＣクラスタコンピュータとの間の複数回の通信を１回に減少させるので、これまでに公開されたＳｈａｒｅｍｉｎｄシステムなどのプロトコルよりもはるかに高速である。さらに、ＭＡＣプロセスは、暗号化されたリテラル値（ｌｉｔｅｒａｌ ｖａｌｕｅｓ）を攻撃者が偽造するのを防ぐ。上述したシステムおよび方法は、Ａｍａｚｏｎ Ｗｅｂ ＳｅｒｖｉｃｅｓおよびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｚｕｒｅなどのパブリッククラウドで展開されているＣａｓｓａｎｄｒａ、ＭｙＳＱＬ、ＭａｒｉａＤＢ、Ｐｏｓｔｇｒｅｓ、ＭｏｎｇｏＤＢ、ＯｒａｃｌｅおよびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬサーバなどの商用データベースのための暗号化を提供する。
開示したＳＭＰＣ ＥｑｕａｌｉｔｙおよびＬｅｓｓＴｈａｎプロトコルは、サーバとＳＭＰＣクラスタコンピュータとの間の複数回の通信を１回に減少させるので、これまでに公開されたＳｈａｒｅｍｉｎｄシステムなどのプロトコルよりもはるかに高速である。さらに、ＭＡＣプロセスは、暗号化されたリテラル値（ｌｉｔｅｒａｌ ｖａｌｕｅｓ）を攻撃者が偽造するのを防ぐ。上述したシステムおよび方法は、Ａｍａｚｏｎ Ｗｅｂ ＳｅｒｖｉｃｅｓおよびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｚｕｒｅなどのパブリッククラウドで展開されているＣａｓｓａｎｄｒａ、ＭｙＳＱＬ、ＭａｒｉａＤＢ、Ｐｏｓｔｇｒｅｓ、ＭｏｎｇｏＤＢ、ＯｒａｃｌｅおよびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬサーバなどの商用データベースのための暗号化を提供する。
【0032】
以上、特定の実施形態を参照しながら説明目的で解説を行った。しかしながら、上記の例示的な説明は、完全であることまたは開示した厳密な形に本開示を限定することを意図したものではない。上記の教示に照らして多くの修正および変形が可能である。これらの実施形態は、本開示の原理およびその実際の応用を最良に説明することにより、他の当業者が検討する特定の用途に適した形で本開示および様々な実施形態を様々に修正して最良に利用できるように選択し説明したものである。
【0033】
本明細書に開示したシステムおよび方法は、１または２以上のコンポーネント、システム、サーバ、機器またはその他のサブコンポーネントを通じて実装することができ、或いはこのような要素間で分散することもできる。システムとして実装する場合、このようなシステムは、とりわけ汎用コンピュータで見られるソフトウェアモジュール、汎用ＣＰＵ、ＲＡＭなどのコンポーネントを含み、および／または伴うことができる。サーバに革新性が存在する実装では、このようなサーバが、汎用コンピュータで見られるようなＣＰＵ、ＲＡＭなどのコンポーネントを含み、および／または伴うことができる。
【0034】
また、本明細書におけるシステムおよび方法は、上述した以外の異種のまたは完全に異なるソフトウェアコンポーネント、ハードウェアコンポーネントおよび／またはファームウェアコンポーネントを含む実装を通じて実現することもできる。このような他のコンポーネント（たとえば、ソフトウェア、処理コンポーネントなど）、および／または本発明に関連するまたは本発明を具体化するコンピュータ可読媒体については、たとえば本明細書における革新性の態様を数多くの汎用または専用コンピュータシステムまたは構成と調和させて実装することができる。本明細書における革新性との併用に適することができる様々な例示的なコンピュータシステム、環境および／または構成としては、以下に限定されるわけではないが、パーソナルコンピュータ、ルーティング／接続性コンポーネントなどのサーバまたはサーバコンピュータ装置、ハンドヘルドまたはラップトップ装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、消費者電子装置、ネットワークＰＣ、他の既存のコンピュータプラットフォーム、上記のシステムまたは装置のうちの１つまたは２つ以上を含む分散型コンピュータ環境などの内部のまたはこれらに組み込まれたソフトウェアまたはその他のコンポーネントを挙げることができる。
【0035】
場合によっては、システムおよび方法の態様を、たとえばこのようなコンポーネントまたは回路に関連して実行されるプログラムモジュールを含む論理回路および／または論理命令を介して実現し、或いはこのような論理回路および／または論理命令によって実行することもできる。一般に、プログラムモジュールは、本明細書における特定のタスクまたは特定の命令を実行するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含むことができる。また、本発明は、通信バス、通信回路または通信リンクを介して回路が接続された分散ソフトウェア、分散コンピュータまたは分散回路環境を背景として実施することもできる。分散環境では、メモリストレージデバイスを含むローカルコンピュータ記憶媒体および遠隔コンピュータ記憶媒体の両方から制御／命令を行うことができる。
【0036】
本明細書におけるソフトウェア、回路およびコンポーネントは、１または２以上のタイプのコンピュータ可読媒体を含みおよび／または利用することもできる。コンピュータ可読媒体は、このような回路および／またはコンピュータコンポーネント上に存在する、これらに関連する、またはこれらがアクセスできるいずれかの利用可能な媒体とすることができる。一例として、限定するわけではないが、コンピュータ可読媒体としてはコンピュータ記憶媒体および通信媒体を挙げることができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたはその他のデータなどの情報を記憶するためのいずれかの方法または技術で実装された揮発性および不揮発性の取り外し可能および取り外し不能媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、以下に限定するわけではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたはその他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）またはその他の光学ストレージ、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたはその他の磁気記憶装置、或いは所望の情報を記憶するために使用できるとともにコンピュータコンポーネントがアクセスできる他のいずれかの媒体を含む。通信媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよび／またはその他のコンポーネントを含むことができる。さらに、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接有線接続などの有線媒体を含むことができるが、本明細書におけるこのようなタイプの媒体は、いずれも一時的媒体を含まない。また、上記のいずれかの組み合わせもコンピュータ記憶媒体の範囲に含まれる。
【0037】
本明細書におけるコンポーネント、モジュール、装置などの用語は、様々な形で実装できるあらゆるタイプの論理的または機能的ソフトウェア要素、回路、ブロックおよび／またはプロセスを意味することができる。たとえば、様々な回路および／またはブロックの機能を互いに組み合わせて他のあらゆる数のモジュールにすることができる。各モジュールは、中央処理装置に読み取られて本明細書における革新性の機能を実行できる、有形メモリ（たとえば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、ＣＤ－ＲＯＭメモリ、ハードディスクドライブなど）に記憶されたソフトウェアプログラムとして実装することもできる。或いは、これらのモジュールは、汎用コンピュータに送信される、または送信搬送波を介して処理／グラフィックスハードウェアに送信されるプログラミング命令を含むこともできる。また、モジュールは、本明細書における革新性に含まれる機能を実装するハードウェア論理回路として実装することもできる。最後に、これらのモジュールは、専用命令（ＳＩＭＤ命令）、フィールドプログラマブルロジックアレイ、または所望のレベルの性能およびコストをもたらすこれらのいずれかの混合物を用いて実装することもできる。
【0038】
本明細書に開示したように、本開示による機能は、コンピュータハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアを通じて実装することができる。たとえば、本明細書で開示したシステムおよび方法は、たとえばデータベース、デジタル電子回路、ファームウェア、ソフトウェアまたはこれらの組み合わせも含むコンピュータなどのデータプロセッサを含む様々な形態で具体化することができる。さらに、開示した実装の一部では、特定のハードウェアコンポーネントについて説明しているが、本明細書における革新性によるシステムおよび方法は、ハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアのあらゆる組み合わせを用いて実装することもできる。さらに、上述した機能およびその他の態様、並びに本明細書における革新性の原理は、様々な環境で実装することができる。このような環境および関連する用途は、本発明による様々なルーチン、プロセスおよび／または動作を実行するように特別に構成することも、或いは汎用コンピュータ、または必要な機能を提供するようにコードによって選択的に有効化または再構成されたコンピュータプラットフォームを含むこともできる。本明細書で開示したプロセスは、本質的にいずれかの特定のコンピュータ、ネットワーク、アーキテクチャ、環境またはその他の装置に関連するものではなく、ハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアの好適な組み合わせによって実装することができる。たとえば、本発明の教示に従って書かれたプログラムと共に様々な汎用機械を使用することもでき、或いは必要な方法および技術を実行するように特殊な装置またはシステムを構成する方が便利な場合もある。
【0039】
本明細書で説明したロジックなどの方法およびシステムの態様は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、プログラマブルアレイロジック（「ＰＡＬ」）デバイス、電気的にプログラム可能なロジックなどのプログラマブルロジックデバイス（「ＰＬＤ」）、メモリデバイスおよび標準的なセルベースの装置、並びに特定用途向け集積回路を含む様々な回路のいずれかにプログラムされる機能として実装することもできる。態様を実装するための他のいくつかの可能性としては、メモリデバイス、（ＥＥＰＲＯＭなどの）メモリ付きマイクロコントローラ、内蔵マイクロプロセッサ、ファームウェア、ソフトウェアなどが挙げられる。さらに、ソフトウェアベースの回路エミュレーション、個別ロジック（順序ロジックおよび組み合わせロジック）、カスタムデバイス、ファジー（ニューラル）ロジック、量子デバイス、およびこれらのデバイスタイプのいずれかの混成を有するマイクロプロセッサにおいて態様を具体化することもできる。たとえば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（「ＭＯＳＦＥＴ」）技術に似た相補型金属酸化物半導体（「ＣＭＯＳ」）、バイポーラ技術に似たエミッタ結合型論理回路（「ＥＣＬ」）、ポリマー技術（たとえば、シリコン共役ポリマーおよび金属共役ポリマー金属構造体）、混合アナログおよびデジタルなどの基礎デバイス技術を様々なコンポーネントタイプで提供することができる。
【0040】
また、本明細書で開示した様々なロジックおよび／または機能は、挙動特性、レジスタ転送特性、論理コンポーネント特性および／またはその他の特性の観点から、ハードウェア、ファームウェアのあらゆる数の組み合わせを使用して、および／または機械可読またはコンピュータ可読媒体に具体化されたデータおよび／または命令として有効にすることができる。このようなフォーマットデータおよび／または命令を具体化できるコンピュータ可読媒体は、限定的な意味ではなく様々な形態の不揮発性記憶媒体（たとえば、光学記憶媒体、磁気記憶媒体または半導体記憶媒体）を含むことができるが、ここでも一時的媒体は含まない。本明細書全体を通じ、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語は、文脈上明らかに他の意味を必要としない限り、排他的または網羅的な意味の対語である包括的な意味で、すなわち「～を含むけれどもそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」という意味で解釈されたい。また、単数または複数を用いた単語は、それぞれ複数または単数も含む。また、「本明細書において（ｈｅｒｅｉｎ）」、「本明細書に従って（ｈｅｒｅｕｎｄｅｒ）」、「上記の（ａｂｏｖｅ）」、「以下の（ｂｅｌｏｗ）」、および同様の意味の単語は、本出願のいずれかの特定の部分ではなく本出願全体を示す。２または３以上の項目のリストへの言及において「または（ｏｒ）」という単語を使用している場合、この単語は、リスト内のいずれかの項目、リスト内の全ての項目、およびリスト内の項目のいずれかの組み合わせ、という解釈を全て含む。
【0041】
本明細書では、本発明の現在のところ好ましいいくつかの実装について具体的に説明したが、本発明に関連する当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書で図示し説明した様々な実装の変形および変更を行えることが明らかであろう。従って、本発明は、適用される法の原則によって定められる範囲のみに限定されるように意図されている。
【0042】
上記では、本開示の特定の実施形態について言及したが、当業者であれば、本開示の原理および趣旨から逸脱することなく実施形態に変更を行うことができ、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によって定められると理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】