新しい暗号アルゴリズムのストレステスト：XJTLUの研究がCrypto 2026に採択

西交リバプール大学（XJTLU）の丁津泰（Jintai Ding）教授は、清華大学、イーサリアム財団、ルクセンブルク大学の研究者らと共同で論文を執筆し、2026年国際暗号学会議（Crypto 2026）に採択されました。「Graeffe-Based Attacks on Poseidon and NTT Lower Bounds（Poseidonに対するグレーフェ法に基づく攻撃とNTTの下限）」と題されたこの論文は、8月19日に同会議で丁教授によって発表されました。

Cryptoは国際暗号学会（IACR）が主催しています。Eurocrypt、Asiacryptと並び、暗号学における3大主要会議の一つに数えられ、世界中の研究者が最先端の成果を発表する重要な場となっています。

Poseidonとは？

Poseidonは、ゼロ知識証明などのアプリケーション向けに構築された新しいハッシュ関数です。分かりやすく言えば、ハッシュ関数はデータの「デジタル指紋」を生成します。入力のほんの一部でも変更すると、出力は完全に変わります。モバイル決済、オンラインバンキング、多くの認証システムの核心はこの仕組みに依存しています。ゼロ知識証明とは、ある当事者が別の当事者に対して、基礎となる情報を明かすことなく、ある主張が真実であることを証明できる手法です。

長年研究・導入されてきたSHA-2やSHA-3などの成熟したハッシュ関数とは異なり、Poseidonは比較的新しいため、そのセキュリティ境界については継続的な分析と検証が必要です。暗号学において、研究者は日常的にアルゴリズムへの「攻撃」を試みます。これは現実世界のサイバー侵害を意味するのではなく、数学的な手法を設計して弱点を探り、アルゴリズムが破られる可能性のある条件をテストするセキュリティ分析の一形態です。

このプロセスは、段階的に強化される一連のストレステストとして理解するのが最善です。手法が強力であればあるほど、研究者はアルゴリズムが何に耐えられるかをより正確に判断でき、そのセキュリティ境界がより明確になります。

約8,000倍の高速化

ここで今回の新しい研究が登場します。研究チームは、多項式の根を求める古典的な手法であるグレーフェ変換をPoseidonの暗号解読に導入し、セキュリティ分析の効率を大幅に向上させました。

実験によると、この新しいアプローチは、従来の計算方法に比べて計算あたり最大約8,000倍速く実行され、メモリ使用量は約22分の1に抑えられます。これに基づき、研究チームはこれまで未解決だったいくつかのセキュリティ・チャレンジ・インスタンスを解決し、ソルバーのコードをGitHubでオープンソースとして公開しました。

約8,000倍の高速化は、研究者がはるかに少ない時間と計算能力でPoseidonのより深いセキュリティ分析を実行できることを意味します。暗号解読には非常に大規模な計算が伴うことが多いため、分析効率が高まることで、研究者はかつてはコストがかかりすぎて試行できなかった問題を検討し、アルゴリズムのセキュリティ境界をより正確に判断できるようになります。