| Project/Area Number |
22K17893
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60070:Information security-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Sakamoto Junichi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (70909712)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 高機能暗号 / ペアリング / BN254 / BLS12 / 楕円曲線 / 剰余乗算 / FPGA / クラウド / 暗号 / 乗算器 / 高速実装 |
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| Outline of Research at the Start |
これまでにFPGAを使った高機能暗号高速化の研究が進められているが，それらの多くは100MHzから250MHz程度で動作しており，FPGAの最大動作周波数（典型的には500MHz以上）までには大きな開きがある．また従来の研究の多くは比較的小規模実装が多く，大規模FPGAの回路リソースのわずか数%程度しか回路リソースを使っていない．
本研究ではFPGAの限界性能である動作周波数500MHzに迫り，かつ利用できる限りの回路リソースを消費してスループットを極限まで高めた超高性能高機能暗号回路を開発する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research, we have developed a high-performance cryptographic implementation that maximizes the performance of cloud FPGAs. In particular, we proposed a fast implementation method of BN254 and BLS12_381 curvilinear pairing ciphers, and achieved throughput 2 to 5 times higher than previous studies, maintaining a high frequency of about 400 MHz even in an extreme environment with 90% resource utilization.
The research results were presented at a national conference and accepted for publication in the international journal IEEE TVLSI.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
高機能暗号のFPGA実装の従来研究の多くにおいて，FPGA回路リソースの数%から数
十%程度しか使用しておらず，回路リソースを全て消費した際の性能について評価した研
究は少ない．また従来研究の多くは100～250MHz程度で動作する実装を提案しており，FPGAの最大動作周波数に迫る性能を発揮する実装も少ない。本研究は，これまでのコストパフォーマンス重視の研究の流れとは異なり，大規模FPGAにおける高機能暗号の性能限界を明らかにすることで，AWS (Amazon WebServices)などの巨大なFPGAをユーザーが利用できるクラウドサービスにおける高機能暗号の普及を促進させるという側面を持つ．
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