現在の暗号研究は多岐にわたっています.一言で暗号の研究といっても,暗号の材料になる数学的構造を見つける研究,暗号技術の安全性証明についての研究,暗号技術のソフトウェア・ハードウェア実装の研究,実装された暗号技術の評価の研究,暗号技術を組み合わせた情報システムの研究,さらには,暗号技術に関する教育や心理学の研究など多様です.
本研究室は理論計算機科学(Theoretical Computer Science)とよばれる学問の大枠から暗号を研究します.理論計算機科学は,計算を数学的にモデル化し,その性質や限界を厳密に解析・証明する学問分野です.本研究室では暗号技術の安全性を数学的にモデル化し,安全性を証明します.このように論理的な議論が中心のため,プログラミングをすることはほとんどありません.数理論理(量化子∀と∃),線形代数,代数,整数論,確率の基本的な知識,アルゴリズム理論や計算量理論の手法を駆使して研究を進めます.
研究テーマ等のミスマッチを防ぐため,研究室配属での配属を希望される方は,必ず以下の内容を確認してから配属希望や大学院出願を検討してください.
本研究室における暗号理論,計算量理論,アルゴリズム理論の研究成果は,定義・定理・証明などの理論的成果であり,プログラミング言語を用いた実装や実験データではありません.本研究室で扱うテーマは,証明を完成させてはじめて研究成果として成立します.本研究室では,プログラミング言語を用いた実装や性能評価実験は,あくまで研究成果を補強するための補助的な位置付けであり,研究成果として最も重要なのは定義・定理・証明です.
本研究室で扱うような証明を中心とする研究では,長期間にわたり研究の進展が全く得られないこともあります.プログラミング実装や性能評価実験のように途中経過を成果として示すことが難しく,取り組んだ結果として得られるものが,「この方法では証明がうまくいかないだろう」という推測や直感だけであることもあります.もちろん,そのような推測や直感を得ること自体は重要です.しかし,それだけでは研究成果を論文としてまとめられないことや,まとめられたとしても十分な結果とはみなされないことがあります.研究の方向性に問題がありそうな場合には,必要に応じて助言や議論を通じて軌道修正を図るなどの支援を行いますが,このような不確実性を受け入れながら,研究を継続していく姿勢が求められます.
本研究室の主軸である理論計算機科学関連の科目は,本学部では開講されていません.そのため,研究内容とのミスマッチが生じやすい環境にあります.特に,教員の担当授業内容から,Web開発やプログラミングに関する研究を行っていると誤解している場合は,研究内容との大きなミスマッチが生じる可能性があります.
本研究室では,暗号実装や暗号技術を組み合わせたセキュリティシステム開発や運用については,専門的には扱っていません.これらを研究対象とする場合は,他の研究室も視野に入れて検討してください.本研究室の研究内容が理論計算機科学を中心とした基礎研究であることを理解したうえで,本研究室をご検討ください.
ここでは,本学の総合生命理学部の所属する方へ卒業研究の指導方針や総合理学実習で扱う内容について説明します.
学部生の研究指導では,教員側から暗号理論に関するトピックを紹介するなどテーマ探しを補助することがあります.関連する書籍や論文の内容について発表や討論を行いながら,テーマを決定し研究を進めます.学部生の研究テーマについては,暗号以外のテーマであっても,双方が興味を持てる内容であれば構いません.教員側の関心分野としては,計算量理論やアルゴリズム理論です.これらの分野に関連するトピックについても,研究テーマの候補として挙げられます.
暗号理論の骨格を理解するにあたり,高度な数学は必要ありません.数理論理(量化子∀,∃が扱えること),線形代数,群論,確率に関する基本を理解していれば,暗号理論の入門としては十分です.「線形代数学I」,「線形代数学II」,「数学序論」,「離散数学」,「代数学I」,「代数学II」の授業内容を習得していることが望まれます.
むしろ,暗号理論の理解には,アルゴリズム理論や計算理論の基礎知識が必要です.これらは情報科学系の学部で習得する内容ですが,これらの内容を専門的に扱う授業は本学部では開講されていません.そのため,必要に応じて各自でこれらの知識を習得することが前提です.また,研究活動では英語の文献を読むことが基本です.日本語の論文を読む機会はほとんどないため,英語の教科書や論文を読み進める力が必要です.
暗号理論といっても,どのようなことを研究するのかイメージしにくい方が多いと思います.総合理学実習では,暗号理論の雰囲気を掴んでもらうことを目的として,暗号技術の安全性モデルや安全性証明に関する専門書の輪講を行います.輪講では事前にテキストを予習し,その内容を参加者に説明します.輪講で読む候補のテキストは以下の通りです.
現代暗号への招待 ライブラリ情報学コア・テキスト16(サイエンス社)
暗号を扱ったセキュリティ関連の書籍は数多くありますが,暗号技術の安全性証明まで体系的に扱った専門書はそれほど多くありません.上記の専門書は安全性証明を学ぶための入門的な教科書として適しています.まずはこの専門書の輪講実習を通して,暗号理論や本研究室との相性をご検討ください.
配属でのミスマッチを防ぐため,本研究室の総合理学実習に参加できなかった方が本研究室を第1志望とする場合には,配属希望を提出する前に必ず事前面談で研究内容を相談してください.
ここでは,大学院での本研究室の配属を希望される方へ大学院生の指導方針や大学院試験までに習得するべき知識などについて説明します.
大学院では主体的な研究活動が求められます.本研究室では,大学院生が自ら研究テーマを設定し,必要な文献調査や知識習得を行いながら研究を進めることを前提とします.また,研究を進めるために必要な数学や暗号理論,アルゴリズム理論,計算量理論などの知識についても,必要に応じて各自で習得するものとします.
本研究室では内部進学,外部進学問わず,大学院入試までに「アルゴリズム理論」と「計算理論」の基礎知識を習得していることを前提とします.内部進学希望の学生であっても,アルゴリズム理論や計算理論の内容を体系的に扱う授業は開講されていないため,各自で学習を進め,習得する必要があります.内部進学・外部進学を問わず,求める学力水準の違いはありません.
「アルゴリズム理論」と「計算理論」については,以下の専門書で知識を習得してください.これらの専門書を読むことは決して容易ではありません.これらの内容に興味を持ち,継続的に学習に取り組めるかどうかは,本研究室との相性を判断する上での重要な指標になります.
アルゴリズム理論
アルゴリズムイントロダクション 第1巻: 基礎・ソートと順序統計量・データ構造・数学的基礎 T.コルメン,C.ライザーソン,R.リベスト,C.シュタイン(著) 近代科学社
アルゴリズムイントロダクション 第2巻: 高度な設計と解析の手法・高度なデータ構造・グラフアルゴリズム T.コルメン,C.ライザーソン,R.リベスト,C.シュタイン(著) 近代科学社
計算理論
計算理論の基礎 原著第3版 1 オートマトン理論 Michael Sipser(著) 共立出版
計算理論の基礎 原著第3版 2 計算可能性の理論 Michael Sipser(著) 共立出版
計算理論の基礎 原著第3版 3 複雑さの理論 Michael Sipser(著) 共立出版
博士前期課程で円滑に研究を開始できるよう,大学院入試合格後から入学までの期間に,次の専門書を通じて暗号理論の基礎を身につけておくことを前提とします.なお,これらの書籍の内容をより深く理解するためには,アルゴリズム理論や計算理論の知識が重要です.
暗号理論
現代暗号への招待 ライブラリ情報コア.テキスト16 黒澤 馨(著) サイエンス社
暗号理論入門 安永 憲司(著) 森北出版
名古屋市立大学大学院理学研究科では,出願前に事前面談で研究内容についての相談をお願いしております.本研究室を志望される方は出願前に必ずお問い合わせください.