Countermeasures Against Power Analysis Attacks Using Dynamic Power Control Technology for LSI
| Project/Area Number |
20K11823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60070:Information security-related
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
請園 智玲 福岡大学, 工学部, 助教 (50610060)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ノイズ注入 / 耐タンパ性 / 暗号 / AES / サイドチャネル攻撃 / 軽量設計 / クロック信号 / 電力解析攻撃 / ASIC / チップ試作 / CPA / FPGA / LSI / サイドチャネル / 動的電力制御 |
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| Outline of Research at the Start |
近年ではサイドチャネルを悪用した暗号処理システムの脆弱性が指摘されている。サイドチャネルとは、システムの電磁波／電力／処理時間を観測し、隠蔽情報を引き出す情報源である。これまでの研究で、このサイドチャネルから通信の暗号鍵を推測可能であることが報告されている。本研究は電力消費のサイドチャネルに着目し、それまで提案されたサイドチャネル対策手法より、もより低コストかつ低消費電力で実現できる手法を提案し、その評価を行う。低コスト化と低消費電力化を同時に実現することにより、来たるべきIoT社会におけるIoTエッジデバイスに対するサイドチャネル対策の有効性を示す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
チップにノイズを故意に注入し，耐タンパ性を向上させる研究の試みはうまく機能する設計条件を発見することに成功し，回路構成やノイズの種類を変えて様々な研究を実施した．これらのバリエーションで今年度までで計１１報の国際会議論文を執筆し，発表した．また，国内の研究発表も7回行った．
ディジタル回路の様々な実装形態について広く研究をし，特にFPGA固有の計算リソースを活用したノイズ注入技術で高い評価を得ている．この研究成果に対して，国際会議で2つの論文賞を受賞した．
本研究の着眼点である消費電力の波形に残るチップ内部の情報をノイズでマスクする技法は，ノイズのランダム性や周期性によって耐タンパ性が大きく変わることが確認されており，例えば，単純なクロック信号をノイズとして活用した場合は耐タンパ性の向上は確認できるものの十分ではなく，それらと乱数と組み合わせたノイズを生成することで更なる耐タンパ性の向上が確認できている．
ノイズ注入技術による耐タンパ性設計は実装面積で低コストであることを利点とすることから，高精度の乱数生成器を回路として導入することは，その利点を損なうものであるため，本研究ではノイズ注入技術に加えて，低コストの乱数生成器を併せて提案している．
その乱数生成器は特定の暗号回路に依存するものであるが，例えばAESの実装においては非線形演算を担当するS-boxを本来の暗号処理と乱数生成処理で共用することで，乱数生成器の実装面積コストを極限に抑えて，耐タンパ性のための乱数供給を実現することに成功している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定されていた研究はほぼ完了しデータ出しや検証も完了しているが，研究成果の発表／出版が未完である．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，データをまとめて論文を執筆中であり，令和6年度には研究成果の発表を完了させる．
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Report
(4 results)
Research Products
(20 results)
