2019 Fiscal Year Research-status Report
Information Security Framework for Wearable Devices
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18K11298
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| Research Institution | The University of Aizu |
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Principal Investigator |
SU Chunhua 会津大学, コンピュータ理工学部, 上級准教授 (40716966)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ウェアラブル機器 / IoTシステム / IoTデータプライバシ保護 / 軽量化暗号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度最初にウェアラブル機器をはじめとするIoT環境8ビットAVRプロセッサー向けの楕円曲線暗号の新しい軽量化・高速化実装技術を開発した．具体的に中国の標準技術SM2と米国NISTが推奨する256ビットの楕円曲線でのスカラー倍算の効率的で安全なコンパクトな実装と同じビット長の楕円曲線でのスカラー倍算を提案し，既存の実装技術に比較してより軽量かつ高速的性能を達成した．
また，IoTウェアラブル機器によって収集されたデータはストレージとデータ共有のために信頼できない外部クラウドサーバー委託される場合，プライバシ保護の目的で暗号化されたデータの操作の複雑で検索スキームも非効率的になる．その問題を解決するため，効率的かつ安全なK最近傍（k-nearest neighbor algorithm, KNN）方式を提案した．改良した準同型暗号を利用して2つのサーバーが承認されたランク法を使用してデータアクセスと検索パターンの両方を隠すという目標を実現できるKNNの新しい計算手法を提案した．データのセキュリティを保護すると同時に、データ操作の効率を向上させた．提案手法のパフォーマンスを検証する実装も行われた．
MQTTという通信プロトコルが軽量で使いやすいため，IoTで最も人気のある通信プロトコルの1つになっている．ただし、そのセキュリティ技術の実装とサポートはまだ非常に脆弱である．我々MQTTを利用したウェアラブル機器とIoTシステムのセキュリティ要件を体系的に調査し，必要とさせるセキュリティ要件と実装・サポートされている機能の間のギャップを特定して、セキュリティが強化されたMQTTフレームワークを開発した．我々提案と実装したフレームワークにおいては、ウェアラブル機器の認証、暗号鍵の合意、およびポリシーの承認を容易にした．さらに、MQTTセキュリティの機能拡張は、既存のMQTTのAPIと互換性も実現した．
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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
本研究はウェアラブル機器のセキュリティメカニズムの設計と実装検証に焦点を当て，その中に一番重要と思われる課題：機器の認証，機器の脆弱性対策と機器の使用者のプライバシ保護を取り上げる．また，ウエアラブル機器とその関連データの利活用するための安全かつ安心なプレームワークを構築する研究を展開するのも目標である．
上述の「研究実績の概要研究計画」と成果で書いた通り，本年度の研究で得られた結果は当初の計画を沿って得られたものである，特に，年度の最初にウェアラブル機器におけるセキュリティプロトコル実行の高速化を実現するために高速な楕円曲線暗号実装技術を新たに開発した．また，今まで公開鍵暗号技術に基づいた成果を改良し，利用者がウェアラブル機器や関連情報サービスを使用しながら，収集したデータを確認するのに必要なプライバシの手法も提案する．我々は提案方式の可用性と安全性を検証するために，構築した方式の実証実験も行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度なので，この２年間の研究で得られた結果を展開してウェアラブル機器とそのIoT環境におけるセキュリティとプライバシの研究を継続する予定である．
使用できる安全な制御方式をトレーサビリティ実現するため、従来の高性能計算機向けの手法と違い，ウェアラブル機器にも効率的に利用可能な技術を新しく開発する．今まで研究してきた匿名性とトレーサビリティ両方のトレーオフを柔軟に制御できる安全な対話型プロトコルの再設計とそのウェアラブル機器への拡張することができることに考慮に入れ，ウェアラブル機器の性能に合わせた高速データ処理のできる実装手法を研究する．安全でスマートなIoTベース技術の匿名性とトレーサビリティを柔軟に生業枠組みの研究なので，ウェアラブル機器とサーバ間の通信の安全性と効率のバランスを同時に保証される革新なシステムも構築する必要がある．ウェアラブル機器向けのセキュリティ技術の基本要件である匿名性とトレーサビリティ制御技術を構築することによって，新たなセキュリティフレームワークを確立させる．
また，上記のプロトタイプの試作と性能評価を行うと同時に，人工知能やブロックチェンなどの技術を導入して，新しいセキュリテイ保護方式を試みたいと考える．
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| Causes of Carryover |
本研究における実験用のウェアラブル機器やIoT開発の消耗品はほかの経費からも購入したため，次年度使用額が生じた．
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