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Clock Fingerprint: Establishment of Biometric-like Identification Technique for Computer Hardware

Research Project

Project/Area Number 20K11803
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60060:Information network-related
Research InstitutionOyama National College of Technology

Principal Investigator

Hoshikawa Naoto  小山工業高等専門学校, 電気電子創造工学科, 准教授 (10819311)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords機器識別 / セキュリティ基盤 / PUF / クロック信号 / IoT / クロック周波数 / 水晶振動子 / 時刻ずれ / クロックカウンタ / 特徴量 / 識別子 / クロックフィンガープリント / デバイスフィンガープリンティング
Outline of Research at the Start

本テーマは超スマート化社会(Society 5.0)で不可欠となる安心・安全な機器の認証手法創出を目指して,「ヒトの指紋認証」のような「モノの指紋認証」の実現に必要な,機器識別技術の研究を行う.
【メソッドと課題】
本研究ではディジタル機器が必ず生成するクロック周波数信号から機器固有の特徴量(クロック・フィンガープリント)を取得し,これを機器の識別に利用する.この実現のために,①特徴量が現れる条件の明確化,②現象の数理モデルを立案,③実機を使った識別の実証,以上の3課題をマイルストーンとして研究を推進していく.

Outline of Final Research Achievements

IoT devices, which are indispensable for the realization of Society 5.0, are at high risk of information leakage and tampering due to the inclusion of devices with unknown identities and fraudulent identification. Therefore, secure and reliable device identification technology is necessary. As a solution to this problem, this research devised a method that utilizes hardware-specific clock signal features "clock fingerprints" like biometric. In this research period, we devised a mathematical model for estimating the amount of features for each device and an efficient feature data extraction method, and developed a device identification method using this model.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

セキュアなIoTサービスの利用には機器識別技術が重要である.攻撃に強いディジタル識別子を活用する技術として物理複製困難関数(PUF)が注目されているが,これは多くのケースで専用のハードウェア機構を要求する.クロックフィンガープリント技術はクロック発信器に由来する新たなPUFの一種で,その固有の特徴量をコンピュータが必ず利用するシステム時刻から得ることができるため,ソフトウェアのみの実装で適用できる点が特徴である.そのため,設置された既存の機器や低コスト性の求められる製品などに対しても適用可能なので,幅広いコンピュータ機器の識別基盤技術として有望である.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] On-line Computer Identification Technique Using MSE Analysis of Time Drift2021

    • Author(s)
      干川 尚人、古井 海里、白木 厚司、伊藤 智義
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌B 通信

      Volume: J104-B Issue: 10 Pages: 761-771

    • DOI

      10.14923/transcomj.2020NSP0001

    • ISSN
      1881-0209
    • Year and Date
      2021-10-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] クロック周波数の温度特性に基づく室温環境での時刻補正方式2022

    • Author(s)
      竹澤小径 , 干川尚人, 白木厚司 , 伊藤智義,下馬場朋禄
    • Organizer
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会(2022年10月)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 適合度検定を用いたクロックフィンガープリント識別手法2022

    • Author(s)
      小林明珠,干川尚人,白木厚司,伊藤智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会(2023年1月)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] クロック周波数の温度特性に基づく時刻補正方式の補正精度改善2022

    • Author(s)
      竹澤小径 , 干川尚人, 白木厚司 ,下馬場朋禄, 伊藤智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 ネットワークシステム研究会(2023年3月)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] オンライン機器の識別を目的とした時刻ドリフト特徴抽出技術における無線通信の影響2021

    • Author(s)
      安田光希,干川尚人,白木厚司,伊藤智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信ソサイエティ ネットワークシステム研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] クロック信号源の広範囲な温度ずれ特性に基づくコンピュータの時刻補正手法2021

    • Author(s)
      桂潔成, 干川尚人, 白木厚司, 伊藤智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信ソサイエティ ネットワークシステム研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 恒温槽内で計測する時刻ドリフト特徴量の精度評価2021

    • Author(s)
      小林明珠, 干川尚人, 白木厚司, 伊藤智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信ソサイエティ ネットワークシステム研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] オンライン機器の識別を目的とした無線環境下における時刻ドリフト特徴の分析2021

    • Author(s)
      安田光希, 干川尚人, 白木厚司, 伊藤智義
    • Organizer
      情報処理学会 第84回全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ディジタル機器におけるReal Time Clockの時刻ドリフト特性の研究2020

    • Author(s)
      水戸部 真澄,干川 尚人,小林 明珠,白木 厚司,伊藤 智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信ソサイエティ 第24回ネットワークソフトウェア研究会(2021年1月)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 恒温槽を用いたディジタル機器の時刻ドリフト特性の抽出手法2020

    • Author(s)
      小林 明珠,水戸部 真澄,桂 潔成,干川 尚人,白木 厚司,伊藤 智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信ソサイエティ ネットワークシステム研究会(2021年1月)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 恒温槽を用いた温度安定化による時刻ドリフト特性推定の高精度化2020

    • Author(s)
      桂 潔成,干川 尚人,平田 克己,白木 厚司,伊藤 智義
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信ソサイエティ ネットワークシステム研究会(2021年3月)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 情報処理システム、計算機、情報処理方法、及びプログラム2020

    • Inventor(s)
      干川 尚人
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人国立高等専門学校機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-186550
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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