スケーラブルな物理セキュリティを可能にする近似計算の設計基盤と理論の構築

为近似计算建立设计基础和理论,以实现可扩展的物理安全

基本信息

  • 批准号:
    20H00590
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

スケーラブルな物理セキュリティを可能にする近似計算の設計基盤と理論の構築に向けて、(a)スケーラブルな物理セキュリティを可能にする近似演算回路の開発、(b)物理セキュリティ強度要求に応じたACマスキング回路の自動合成技術の開発、(c)スケーラブルな物理セキュリティに関する安全性指標の理論の構築について研究を実施した。サブテーマ(a)に関しては、AES暗号回路において情報漏洩の危険性が大きいSboxについて、電源および電磁波サイドチャネル漏洩を低減するためのカスタム回路設計を実施した。回路シミュレーションと物理レイアウト設計を行い、有効性とオーバーヘッドを評価した。また、FPGAを対象とした可変精度近似加算器、サイドチャネル漏洩を防止する加算器やフリップフロップ、IoTエッジノード向けの小型・低消費電力・セキュアなプロセッサなどを開発した。サブテーマ(b)に関しては、昨年度に引き続き、可変精度近似乗算器を利用するカスタムハードウェアの高位合成手法を開発した。また、軽量暗号のARX暗号 (Chaskey、Simon、Speck) に着目し、専用ハードウェアの電力サイドチャネルを抑える高位合成設計手法を構築した。さらに、オーバヘッドの極めて小さいサイドチャネル攻撃対策のLSI設計手法を提案した。サブテーマ(c)に関しては、乱数を用いた電力攻撃対策のひとつであるThreshold Implementation技術をAESハードウェアに適用し、ASIC及びFPGAでのTVLA評価を実施した。また、乱数生成器の周波数を変更させた場合のTVLAへの影響を評価し、近似計算との関係について調査を行った。さらに、ニューラルネットワークの乗算へのサイドチャネル攻撃を想定して、攻撃シミュレーション結果を比較して最適なアルゴリズムを検討し、復元率が向上する手法を提案した。
ス ケ ー ラ ブ ル な physical セ キ ュ リ テ ィ を may に す る の construct approximate calculation base plate と の design theory to け に て, (a) ス ケ ー ラ ブ ル な physical セ キ ュ リ テ ィ を may に す る approximate calculation circuit の 発, (b) physical セ キ ュ リ テ ィ strength requirement に 応 じ た AC マ ス キ ン グ loop の automatic synthesis の 発, (c) ス ケ ー Youdaoplaceholder0 ラブ な な physics セキュリティに related to する safety indicators <e:1> theory <e:1> construction に を て て research を implementation た サ ブ テ ー マ (a) に masato し て は, AES cipher circuit に お い て intelligence leakage の dangerous が 険 sex き い Sbox に つ い て, power お よ び electromagnetic サ イ ド チ ャ ネ ル leakage を low cut す る た め の カ ス タ ム circuit design を be applied し た. Loop シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と physical レ イ ア ウ ト line design を い, have sharper と オ ー バ ー ヘ ッ ド を review 価 し た. ま た, FPGA を like と seaborne し た can - approximation precision addition, サ イ ド チ ャ ネ ル leakage を prevent す る addition device や フ リ ッ プ フ ロ ッ プ, IoT エ ッ ジ ノ ー ド to け の small, low power consumption, セ キ ュ ア な プ ロ セ ッ サ な ど を open 発 し た. サ ブ テ ー マ (b) に masato し て は, yesterday's annual に き 続 き, is - precision approximation 乗 を using す る カ ス タ ム ハ ー ド ウ ェ ア の high synthetic technique を open 発 し た. ま た, 軽 cipher の ARX cipher (Chaskey, Simon, Speck) in に し, 専 with ハ ー ド ウ ェ ア の power サ イ ド チ ャ ネ ル を え suppression る high synthesis design gimmick を build し た. Youdaoplaceholder0, <s:1> バヘッド バヘッド <s:1> extremely めて small さ サ サ ドチャネ ドチャネ ドチャネ attack countermeasures <s:1> LSI design approach を proposal た た. サ ブ テ ー マ (c) に masato し て は, random number を い た electric shock attack tactics seaborne の ひ と つ で あ る Threshold Implementation technology を AES ハ ー ド ウ ェ ア に し, ASIC and FPGA で び の TVLA review 価 を be applied し た. ま た, random number generator の cycle for を - more さ せ た occasions の TVLA へ の を appraisal of 価 し, approximate calculation と の masato is に つ い を line っ て survey た. さ ら に, ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク の 乗 calculate へ の サ イ ド チ ャ ネ ル tapping shock を scenarios し て, shock attack シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results を し て optimum な ア ル ゴ リ ズ ム を beg し 検, recovery rate が upward す る technique proposed を し た.

项目成果

期刊论文数量(74)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
NIST軽量暗号最終候補におけるAD長と平文長に対するレイテンシの測定
测量 NIST 轻量级密码最终候选中 AD 长度和明文长度的延迟
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    北原知明;日良僚太;原祐子;李陽;崎山一男
  • 通讯作者:
    崎山一男
Pushing the Limits of Simple Electromagnetic Analysis Against Similar Activation Functions
针对类似激活函数突破简单电磁分析的极限
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Go Takatoi;Takeshi Sugawara;Kazuo Sakiyama;Yuko Hara-Azumi;Yang Li
  • 通讯作者:
    Yang Li
高位合成による軽量暗号ChaskeyのFPGA実装およびサイドチャネル攻撃耐性の評価
使用高级综合和侧信道攻击抵抗评估的轻量级密码 Chaskey 的 FPGA 实现
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    稲垣沙耶;楊明宇;李陽;崎山一男;原祐子
  • 通讯作者:
    原祐子
Integrated Security Interface Against Cyber-Physical Attacks
针对网络物理攻击的集成安全接口
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中尾怜史;武内良典;Noriyuki Miura
  • 通讯作者:
    Noriyuki Miura
Optimized Software Implementations of Ascon, Grain-128AEAD, and TinyJambu on ARM Cortex-M
Ascon、Grain-128AEAD 和 TinyJambu 在 ARM Cortex-M 上的优化软件实现
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tomoaki Kitahara;Ryota Hira;Yuko Hara-Azumi;Daiki Miyahara;Yang Li;Kazuo Sakiyama
  • 通讯作者:
    Kazuo Sakiyama
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冨山 宏之其他文献

Software Techniques for Low Power Embedded Systems
低功耗嵌入式系统的软件技术
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    石原 亨;T. Ishihara;冨山 宏之;H. Tomiyama
  • 通讯作者:
    H. Tomiyama
Modeling Fixed-Priority Preemptive Multi-Task Systems in SpecC
在 SpecC 中对固定优先级抢占式多任务系统进行建模
  • DOI:
  • 发表时间:
    2001
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Tomiyama;冨山 宏之;Yun Cao;曹 ユン;K. Murakami;村上 和彰
  • 通讯作者:
    村上 和彰

冨山 宏之的其他文献

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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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高精度と高性能を両立するオーバークロッキング近似計算回路の高位合成
高阶综合超频近似计算电路,兼具高精度与高性能
  • 批准号:
    21K19776
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 28.7万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
特定用途向けディジタルシステムの設計自動化に関する研究
针对特定应用的数字系统设计自动化研究
  • 批准号:
    96J00787
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 28.7万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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