近似コンピューティングを用いたチップ内ネットワークの高セキュリティ・高性能化
| Project/Area Number |
23K28079
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| Project/Area Number (Other) |
23H03389 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60060:Information network-related
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| Research Institution | National Institute of Informatics |
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Principal Investigator |
鯉渕 道紘 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 教授 (40413926)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 相互結合網 / チップ内ネットワーク / セキュリティ / 近似コンピューティング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、チップ内ネットワークにおけるハードウェア・トロイによる情報漏洩、なりすまし、DoS(Denial of Service)攻撃、サイドチャネル攻撃を防ぐために、(1)近似コンピューティング技術である電圧オーバースケーリングと非可逆圧縮による情報隠蔽、(2)改竄データをそのまま計算に利用するアプリケーションレベルの耐タンパー技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，暗号化，認証処理を用いずに，新たな高セキュリティと高性能化を両立する技術の確立を目指している．
初年度は，まず，近似コンピューティング技術を，セキュリティ技術の向上へ発展させた．具体的には，ルータにおけるハードウェア・トロイによる盗聴を防ぐために，送受信ノード間で事前に設定した非可逆圧縮アルゴリズムにより，通信データの浮動小数点数を処理する．圧縮処理の低遅延化の要求から，利用可能な圧縮アルゴリズムは簡単な線形予測，ビットカットなどに限定される．しかし，試したアプリケーションで発生する通信トラヒックは，本圧縮が効果的であることが分かった．つまり，チップ内ネットワークにおけるend-to-endの通信遅延が小さくなることを示した．以上より，単純な盗聴を防ぎつつ，チップ内ネットワークの性能向上が達成できることが分かった．なお，評価に用いたベンチマークのアプリケーションは，本技術を用いた場合でも必要とされる解の質を満たしていることを解析によって確認している ．
次に，チップの発熱分布に従って，動作を特定するサイドチャネル攻撃に対する対抗策として，チップ内ネットワークのネットワークトポロジを疑似ランダム化することでパケットの通過する経路を分散させ，物理的なチップの発熱を均一化するチップ内ネットワーク技術を提案した．本セキュリティ技術は．スループットと通信遅延の劣化を抑えることができる点が長所である．
以上のように，初年度は，性能，電力，セキュリティのバランスの取れたチップ内アーキテクチャの要素技術について開発を行った．
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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
当初の計画通り，近似コンピューティング技術を用いることにより，セキュリティ強化とチップ性能向上の両方を兼ね備えた，チップ内ネットワーク技術を開発することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通りに進捗しているため，計画通り残り2年の研究を進める予定である．今後も性能，電力，セキュリティのバランスの取れたチップ内ネットワークのアーキテクチャの有効性を示すために2つの点を重視する．一つ目は，チップ内ネットワークのハードウェア・トロイによる既知の盗聴，なりすまし，DoS(Denial of Service)攻撃，サイドチャネル攻撃を防ぐ点である．二つ目は，通信スループットと電力の向上を達成する点である．
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
