ＩｏＴ時代における機械学習を用いたハードウェアトロイ識別に関する研究

物联网时代机器学习硬件木马识别研究

• 批准号: 18J14325
• 负责人: 長谷川 健人
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14325/
• 关键词: ハードウェアトロイ; ハードウェアセキュリティ; 機械学習; サイドチャネル

本研究の目的は、(1)機械学習を用いてハードウェアトロイの特徴を学習することで、回路設計情報における未知のハードウェアトロイに対し90%以上の精度で検出する手法を構築することと、(2)ハードウェア製造以後の脅威にも対応するため、ハードウェア動作時におけるサイドチャネル情報を用いたハードウェアトロイ検出手法を構築することである。この目的を達成するため、当該年度においては目的(2)に着目して、ハードウェア動作時における異常動作検知に有用な特徴量を抽出し、機械学習を利用して悪意のある機能の発現を検知する。さらに、前年度に実施した目的(1)を達成するための手法を発展させる。当該年度においては、研究目的(2)を達成するための研究課題として、(a) ハードウェア動作時に回路から得られる消費電力などのサイドチャネル情報から得た特徴量を抽出することと、(b) 抽出した特徴量にもとづき悪意のある機能の発現を検知する手法を構築することが挙げられる。(a)に関して、サイドチャネル情報のうち比較的容易に得られる消費電力にもとづき、ハードウェアのスリープ状態と通常動作状態における動作波形の違いに着目して特徴量を抽出した。(b)に関して、(a)で抽出された特徴量にもとづき、異常検知アルゴリズムを計算機上に実装した。実装した異常検知アルゴリズムにより、検出された箇所を悪意のある動作の発現として疑わしい箇所として検出できることを確認した。上記に加え、研究目的(1)を発展させ、より多くのベンチマークを利用してその有効性を検証した。また、研究目的(2)において、実世界で利用されるハードウェアデバイスに装着して消費電力を測定する装置を開発・実装し、この装置がハードウェアデバイスの異常動作検知に有効に機能することを確認した。

は の purpose, this study (1) mechanical learning を い て ハ ー ド ウ ェ ア ト ロ イ の, 徴 を learning す る こ と で, circuit design intelligence に お け る unknown の ハ ー ド ウ ェ ア ト ロ イ に し seaborne 90% の precision で 検 out す る gimmick を build す る こ と と, (2) ハ ー ド ウ ェ ア manufacturing の side after wei に も 応 seaborne す る た め, ハ ー ド ウ ェ ア Activity に お け る サ イ ド チ ャ ネ ル intelligence を with い た ハ ー ド ウ ェ ア ト ロ イ 検 piece を build す る こ と で あ る. こ の purpose を reach す る た め, when the annual に お い て は purpose (2) に mesh し て, ハ ー ド ウ ェ ア gesture に お け る abnormal action 検 know に useful な 徴 を drew し, mechanical learning を using し て 悪 meaning の あ る function の 発 now を 検 know す る. Youdaoplaceholder0, the previous year に implemented た objective (1)を achieved するため <s:1> method を carried out させる. When the annual に お い て は, research purpose, (2) を reached す る た め の research topic と し て, (a) ハ ー ド ウ ェ ア gesture に loop か ら have ら れ る consumption power な ど の サ イ ド チ ャ ネ ル intelligence か ら have た, 徴 quantity を spare す る こ と と, (b) Spare し た, 徴 quantity に も と づ き 悪 meaning の あ る function の 発 now を 検 know す る gimmick を build す る こ と が 挙 げ ら れ る. (a) に masato し て, サ イ ド チ ャ ネ ル intelligence の う ち compare easy に ら れ る consumption power に も と づ き, ハ ー ド ウ ェ ア の ス リ ー プ と usually action state に お け る action waveform の violations い に with mesh し て, 徴 quantity を drew し た. (b) に masato し pump, (a) で て さ れ た, 徴 quantity に も と づ き, abnormal 検 know ア ル ゴ リ ズ ム に を computer be loaded し た. Be installed し た abnormal 検 know ア ル ゴ リ ズ ム に よ り, 検 さ れ た a を by 悪 meaning の あ る action の 発 now と し て suspected わ し い a と by し て 検 out で き る こ と を confirm し た. Written に え, research purposes (1) を 発 exhibition さ せ, よ り more く の ベ ン チ マ ー ク を using し て そ の have sharper sex を 検 card し た. ま た, research purpose, (2) に お い て, be world で use さ れ る ハ ー ド ウ ェ ア デ バ イ ス に containing し て consumption power を determination す る device を 発 be loaded し, open こ の device が ハ ー ド ウ ェ ア デ バ イ ス の abnormal action 検 に have sharper に function す る こ と を confirm し た.

项目成果

Empirical Evaluation and Optimization of Hardware-Trojan Classification for Gate-Level Netlists Based on Multi-Layer Neural Networks

基于多层神经网络的门级网表硬件木马分类实证评估与优化

• DOI: 10.1587/transfun.e101.a.2320
• 发表时间: 2018
• 期刊: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
• 作者: HASEGAWA Kento;YANAGISAWA Masao;TOGAWA Nozomu
• 通讯作者: TOGAWA Nozomu

スリープ状態をもつ組込みシステムを対象とした電力解析にもとづく異常動作検知とその実証的評価

基于功耗分析的嵌入式系统睡眠状态异常操作检测及实证评估

• 发表时间: 2019
• 作者: 長谷川 健人;近松 聖;戸川 望
• 通讯作者: 戸川 望

Detecting the Existence of Malfunctions in Microcontrollers Utilizing Power Analysis

• DOI: 10.1109/iolts.2018.8474113
• 发表时间: 2018-07
• 期刊: 2018 IEEE 24th International Symposium on On-Line Testing And Robust System Design (IOLTS)
• 作者: Kento Hasegawa;M. Yanagisawa;N. Togawa

ハードウェアセキュリティにおけるAI活用と攻撃

硬件安全中的人工智能利用和攻击

• 发表时间: 2019
• 作者: 長谷川 健人;野澤 康平;披田野 清良;清本 晋作;橋本 和夫;戸川 望
• 通讯作者: 戸川 望

電力解析にもとづく異常動作検知装置の実装と評価

基于功率分析的异常运行检测装置的实现与评估

• 发表时间: 2020
• 作者: 長谷川 健人;木田 良一;戸川 望
• 通讯作者: 戸川 望