量子計算機に対してシームレス安全な暗号基盤の構築

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各種IoT機器が収集する莫大なデータの活用によりSociety5.0の実現が期待されている． IoT機器のデータの信頼性確保には高い安全性が実現できる公開鍵暗号が必須であるが，公開鍵暗号は計算量と必要なメモリ量が大きく，コンパクトな公開鍵暗号の設計が必須である．サービス継続性の観点から量子計算機実現時にもシームレス安全な暗号の設計は喫緊の課題といえる．本研究では，シームレス安全を実現するIoT機器向け高速かつコンパクトな公開鍵暗号及び耐量子暗号を構築し，その有効性を実証し量子計算機実現時にも安全なIoT機器環境を構築し，我が国のSociety5.0の実現に寄与することを目的とする．本目的を実現するために，2つのアプローチで進めている．第一のアプローチはアルゴリズムの改良の観点であり，現代暗号さらには耐量子暗号の双方で利用可能なアルゴリズムの効率化を実現する．2021年度は現代暗号にターゲットを当ててハードウェアでの実現を効率的にするアルゴリズムの構築を行った．さらに現代暗号，耐量子暗号の双方で必至となるがコンパクトな逆元アルゴリズムを新規に提案した．第二のアプローチはIoT機器のシームレス安全な暗号アクセラレーションハードウェアの実現である．2021年度は現代暗号のための「IoT機器向けコンパクトな楕円曲線暗号アクセラレーションハードウェア」を設計し，かつFPGAデバイスを利用して実装して実環境上で性能評価を行った結果，現実的なハードウェア規模で楕円曲線暗号の主演算であるスカラー乗算の実行が可能であり，かつ既存の同種のアクセラレータよりも高速処理が可能であることを示した．