2017 Fiscal Year Annual Research Report
電波や光など様々な周波数帯で利用可能な高秘匿移動通信ネットワーク技術の研究開発
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17H01281
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
佐々木 雅英 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 主管研究員 (50359064)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 隆太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10334517)
清水 亮介 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50500401)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 暗号 / セキュリティ / 移動通信ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
移動通信ネットワーク上でどんな計算機でも解読できない安全性を持つ高速な鍵配送を実現するために、以下の3つの項目について取り組んだ。
１．「同報型秘密鍵交換のための理論研究」においては、量子鍵配送用に開発した鍵蒸留プロトコルを1対多の同報型秘密鍵交換へ適用する上で、公開通信路への負荷を減らす効率的な情報整合プロトコルの導出と、有限サイズの通信データから通信路特性を推定し秘密鍵交換の安全性を評価する手法の検討を進めた。特に１対多同報型秘密鍵交換の情報整合プロトコルに関して、プロトタイプをソフトウェア実装し、1対４の同報型情報整合の基本動作を検証した。
２．「光空間テストベッドでの同報型秘密鍵交換システムの構築」においては、NICT3号館6階に2台目の受信機を導入し1対２の同報型秘密鍵交換システムを構築した。様々なビーミング条件下で伝送実験を実施し、従来の１対１秘密鍵交換プロトコルを多重化することにより同一送信信号から２台の受信機が個別に送信機側と秘密鍵を共有できることを実証した。また、同報型秘密鍵交換の鍵蒸留ソフトウェアのプロトタイプを作成し、上記実験データに適用する事で同報型秘密鍵交換特有の課題を抽出し対策を検討した。次年度は１．で提案した鍵蒸留プロトコルを光空間テストべッドに実装し、複数の受信機で同一の秘密鍵を効率的に共有できることを実証する。
３.「無人航空機間での電波伝搬特性の評価と通信方式の設計」においては、様々な電波帯域における先行研究に関する調査を行い、特に装置実装の実現可能性について検討を進めた。次年度も先行研究の調査と検討を進めて、具体的な設計指針を得る。
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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
１．「同報型秘密鍵交換のための理論研究」において目標としていた、１対多同報型秘密鍵交換の情報整合プロトコルの導出に関しては、これまで培ってきた1対1の鍵蒸留プロトコルを1対４に拡張してプロトタイプのソフトウェアを作成した。現状は4台のPCを用意して受信機とし本ソフトウェアの基本動作を検証中である。また、検証中に明らかとなった幾つかのバグに関する改修も並行して進めている。
２．「光空間テストベッドでの同報型秘密鍵交換システムの構築」においては、H29年度の重要課題としていた同報型秘密鍵交換システムの構築を予定通り完了させ、7.8 km離れた電気通信大学－NICTのビル間で1台の送信機から送信された真性乱数データを2台の受信機で各々受信、復調できることを確認した。これにより、本研究を進める上で最も基本的な実験プラットホームを確立することができた。更に電気通信大学の光空間通信テストベッドに気象センサーとデータロガーによる気象観測システムを設置することで、通信路特性に対する気象条件の影響を評価する事が可能となった。また、乱数伝送後に行う鍵蒸留技術の開発では、当初は従来の1対1鍵蒸留プロトコルを多重化する事で光空間通信路の特性や秘密鍵交換のパラメータ評価を実施した。その後、１．項で開発した１対４の情報整合プロトコルを実装したソフトウェアに実験データを適用し評価、検証を進めた。
３.「無人航空機間での電波伝搬特性の評価と通信方式の設計」においては、主に920MHz、2.4GHz、5～5.9GHz、42GHz、94GHz帯を検討対象の電波帯域とし、近距離通信を想定した真性乱数の指向性通信による高速秘密鍵交換に適した通信方式設計、装置実装と実現可能性について検討を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．「同報型秘密鍵交換のための理論研究」においては、前年度に検討を進めた情報整合プロトコルを、専用のハードウェアとして開発する鍵蒸留基板にプログラム実装して各種性能評価を実施する。この鍵蒸留基板は将来的な移動体への搭載を想定してマイコン、物理乱数源及び必要最小限の電気的インターフェースで構成し、小型かつ低消費電力化を図る。また、前年度の次項２．の実験結果によって得られた通信路情報を秘密鍵交換のパラメータ設定に反映する事で鍵生成速度の向上や電力・通信帯域の利用効率を上げるための基礎理論の研究に取り組む。更に、光空間通信路、電波通信路の特性データから通信路情報のモデル化を行う。
２.「光空間テストベッドでの同報型秘密鍵交換の実験」では、上記で開発した専用ハードウェアの鍵蒸留基板を光空間テストベッドに組み込んで同報型秘密鍵交換の動作試験を行い、複数の受信機で同一の秘密鍵を効率的に共有できることを実証する。また、様々なビーム条件や気象条件下での通信実験を実施し、電気的、光学的な測定結果や各種気象観測データを基にした通信路情報と伝送実験結果を元に、情報整合プロトコルの高効率化に向けた検討をプロジェクト全体で行う。
３.「無人航空機間での通信方式の基礎検討」においては、室内環境での検証実験を進めるための環境整備を行う。94GHz帯や42GHz帯を用いた際の指向性制御に関する性能評価を行う。干渉や雑音等による通信特性低下を模擬した試験を行い、その対策となる時分割、周波数分割などの手法も適宜検討し通信特性向上策を検討する。
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Research Products
(3 results)
