IoTデバイス実装可能な軽量カオス暗号の設計

通信の秘匿性の確保をはじめ，改ざん検出から認証技術にまで応用される暗号は，情報セキュリティを支える主要素技術である．暗号は共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式の２つに大別され，共通鍵暗号方式は標準暗号AES(Advanced Encryption Standard)が標準暗号として従来より用いられてきた．公開鍵暗号は代数に基づくRSA暗号が広く知られている．今後，マイコンやICチップ，センサーなどの小型機器や多様なデバイスとの接続が進むIoT(Internet of Things)時代に向けて，安全かつ省リソースで実装可能な軽量暗号が求められている．一般的に共通鍵暗号は，非線形変換関数S-boxが回路面積の大部分を占めるため，その効率設計が大変重要とされる．また，復号のための逆関数の実装も必要となるため，逆関数の効率設計も課題となる．そこで本研究では，置換の合成に基づく効率的な逆関数の設計法を提案している．提案手法を最適4ビットS-boxや軽量暗号PRESENTのS-boxに適用し，復号回路に相当する最簡論理式のCMOSトランジスタ数が少なくなることを実証し，学会発表ならびに論文誌にも採録されている．また，暗号計算においてコストの高い剰余演算を実質不要とする2べき剰余環上暗号変換も検討している．その候補となる2変数可換多項式の周期的性質を明らかにし，研究会発表を行っている．今後は128ビット軽量カオス暗号を設計し，32/64bit CPU上やマイコン上に実装し，メモリや実行速度を見積もる．加えて，FPGAやASICなどのハードウェア上での実装性能も評価し，既存暗号のAESと比較することで，本研究の有効性を実証する予定である．

通信の秘匿性の確保をはじめ，改ざん検出から認証技術にまで応用される暗号は，情報セキュリティを支える主要素技術である．暗号は共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式の２つに大別され，共通鍵暗号方式は標準暗号AES(Advanced Encryption Standard)が標準暗号として従来より用いられてきた．公開鍵暗号は代数に基づくRSA暗号が広く知られている．今後，マイコンやICチップ，センサーなどの小型機器や多様なデバイスとの接続が進むIoT(Internet of Things)時代に向けて，安全かつ省リソースで実装可能な軽量暗号が求められている．一般的に共通鍵暗号は，非線形変換関数S-boxが回路面積の大部分を占めるため，その効率設計が大変重要とされる．また，復号のための逆関数の実装も必要となるため，逆関数の効率設計も課題となる．そこで本研究では，置換の合成に基づく効率的な逆関数の設計法を提案している．提案手法を最適4ビットS-boxや軽量暗号PRESENTのS-boxに適用し，復号回路に相当する最簡論理式のCMOSトランジスタ数が少なくなることを実証し，学会発表ならびに論文誌にも採録されている．また，暗号計算においてコストの高い剰余演算を実質不要とする2べき剰余環上暗号変換も検討している．その候補となる2変数可換多項式の周期的性質を明らかにし，研究会発表を行っている．今後は128ビット軽量カオス暗号を設計し，32/64bit CPU上やマイコン上に実装し，メモリや実行速度を見積もる．加えて，FPGAやASICなどのハードウェア上での実装性能も評価し，既存暗号のAESと比較することで，本研究の有効性を実証する予定である．