• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2017 Fiscal Year Annual Research Report

暗号プロセッサの高水準設計とその応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number 16J05711
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

上野 嶺  東北大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Keywords算術演算回路 / ガロア体 / 形式的検証 / 暗号ハードウェア
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度は,提案設計手法の耐タンパー性暗号ハードウェアを設計するための拡張と,提案設計手法を用いた高効率暗号ハードウェアの設計を行った.
まず,本年度は,これまでに提案してきた耐タンパー性ガロア体乗算器の自動合成システムの拡張を行った.従来システムでは乗算器しか合成できなかったのに対し,本拡張によりガロア体上の任意の関数を入力可能とした.加えて,入力変数の分割数を選択可能とすることにより,より小型な耐タンパー性ガロア体算術演算回路の合成を可能とした.以上の拡張により,提案システムはより多様かつ実用的な暗号ハードウェアの設計が可能である.さらに,提案システムの有用性を示すために,提案システムを用いた耐タンパー性暗号ハードウェア設計を示した.国際標準の暗号方式であるAESに着目し,耐タンパー性AES暗号ハードウェアの大部分を構成する耐タンパー性ガロア体逆元演算回路を提案手法を用いて設計した.その結果,同レベルの耐タンパー性を有する既存手法に対し,設計した逆元演算回路は約25%小型かつ高効率であることを確認した.
次に,提案手法を応用した高効率暗号ハードウェアの設計では,まず,これまでに設計した冗長ガロア体算術に基づく高効率ガロア体逆元演算回路のさらなる最適化を行った.内部の演算を圧縮する新たな最適化と,ガロア体表現変換行列の最適化により,AES暗復号を世界で最も高効率に実現することを可能とした.さらに,提案手法を用いた耐タンパー性AES暗号ハードウェアアーキテクチャの設計を示した.上記のガロア体算術演算回路の最適化に加え,アーキテクチャ全体に数式変換に基づく最適化を適用することにより,設計したハードウェアアーキテクチャは従来手法よりも小型かつ約25%低遅延を達成した.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

サーバーの故障により現在サービス停止中.

  • Research Products

    (19 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] On Masked Galois-Field Multiplication for Authenticated Encryption Resistant to Side Channel Analysis2018

    • Author(s)
      Kazuhiro Oshida, Rei Ueno, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design (COSADE)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quaternary Debiasing for Physically Unclonable Functions2018

    • Author(s)
      Manami Suzuki, Rei Ueno, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      IEEE 48th International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL 2018)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the Detectability of Hardware Trojans Embedded in Parallel Multipliers2018

    • Author(s)
      Akira Ito, Rei Ueno, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      IEEE the 48th International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL 2018)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hierarchical Formal Verification Combining Algebraic Transformation with PPRM Expansion and Its Application to Masked Cryptographic Processors2017

    • Author(s)
      Rei Ueno, Naofumi Homma, Takafumi Aoki, and Sumio Morioka
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E100-A Pages: 1396--1408

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.1396

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Automatic Generation System for Multiple-Valued Galois-Field Parallel Multipliers2017

    • Author(s)
      Rei Ueno, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: E100-D Pages: 1603--1610

    • DOI

      10.1587/transinf.2016LOP0010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Efficient GF(2^8) Inversion Circuit Based on Hybrid GF Arithmetic2017

    • Author(s)
      Rei Ueno, Naofumi Homma, Yasuyuki Nogami, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      Journal of Cryptographic Engineering

      Volume: - Pages: 1--13

    • DOI

      10.1007/s13389-018-187-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Toward More Efficient DPA-Resistant AES Hardware Architecture Based on Threshold Implementation2017

    • Author(s)
      Rei Ueno, Naofumi, Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design (COSADE)

      Volume: - Pages: 50--64

    • DOI

      10.1007/978-3-319-64647-3_4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple-Valued Debiasing for Physically Unclonable Functions and Its Application to Fuzzy Extractors2017

    • Author(s)
      Manami Suzuki, Rei Ueno, Naofumi, Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design (COSADE)

      Volume: - Pages: 248--263

    • DOI

      10.1007/978-3-319-64647-3_15

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Practical Power Analysis on KCipher-2 Software on Low-End Microcontrollers2017

    • Author(s)
      Wataru Kawai, Rei Ueno, Naofumi Homma, Takafumi Aoki, Kazuhide Fukushima, Shinsaku Kiyomoto
    • Journal Title

      IEEE EuroS&P Workshops on Security for Embedded and Mobile Systems

      Volume: - Pages: 113--121

    • DOI

      10.1109/EuroSPW.2017.60

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Systematic Design of Tamper-Resistant Galois-Field Arithmetic Circuits Based on Threshold Implementation with (d + 1) Input Shares2017

    • Author(s)
      Rei Ueno, Naofumi, Homma, and Takafumi Aoki
    • Journal Title

      IEEE 47th International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL 2017)

      Volume: - Pages: 136--141

    • DOI

      10.1109/ISMVL.2017.35

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ガロア体乗算に基づく認証タグ生成に対する代数的サイドチャネル攻撃2018

    • Author(s)
      忍田大和
    • Organizer
      2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [Presentation] バイアスを含むPUFに対する高効率な4値デバイアシング2018

    • Author(s)
      鈴木麻奈美
    • Organizer
      2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [Presentation] 偏位マスキングに基づくファジー抽出器の構成2018

    • Author(s)
      上野嶺
    • Organizer
      2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [Presentation] 乱数オーバーヘッドを抑制した耐タンパー性AES暗号ハードウェア2018

    • Author(s)
      上野嶺
    • Organizer
      2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [Presentation] 乗算アルゴリズムに対するハードウェアトロイ挿入可能性の評価2017

    • Author(s)
      伊東燦
    • Organizer
      平成29年度電気関係学会東北支部連合大会
  • [Presentation] 算術演算ハードウェアアルゴリズムの改変検知に関する検討2017

    • Author(s)
      伊東燦
    • Organizer
      第40回多値論理フォーラム
  • [Presentation] ハードウェアトロイ挿入が困難な公開鍵暗号データパスに関する検討2017

    • Author(s)
      伊東燦
    • Organizer
      ハードウェアセキュリティフォーラム2017
  • [Presentation] Design of Highly Efficient Tamper-Resistnat AES Processor Based on 1st Order TI2017

    • Author(s)
      上野嶺
    • Organizer
      12th International Workshop on Security (IWSEC 2017)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] ARITH Project

    • URL

      http://www.aoki.ecei.tohoku.ac.jp/arith/

URL: 

Published: 2018-12-17  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi