2020 Fiscal Year Research-status Report
Countermeasures Against Power Analysis Attacks Using Dynamic Power Control Technology for LSI
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20K11823
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
請園 智玲 福岡大学, 工学部, 助教 (50610060)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サイドチャネル攻撃 / CPA / FPGA / LSI / 電力解析攻撃 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は提案手法の評価のためのフレームワークを作成した．まずはFPGAを対象にすることとし，FPGA上に標準化されたブロック暗号である128ビットAESの演算を処理する回路を実装し，そのFPGAへの電力供給をモニタリングするシステムを作成した．FPGAの消費電力はオシロスコープでディジタルデータとして扱われ，その消費電力データを相関電力解析(CPA)攻撃を行うプログラムにに入力することで，プログラムがAES内部の秘密鍵を推定する．令和2年度では，FPGAに対する攻撃の成功（推定鍵の的中）を確認している．
加えて，WDDLなどのこれまでに提案されきたAES向けサイドチャネル攻撃対策回路をFPGAに実装しその効果も確認した．これまでの本研究成果で，従来の攻撃対策手法では，FPGAに対しては有効に機能することが確認できている．しかしながら，従来の攻撃対策手法は，解析に消費電力波形が増加するものの，現実的に解析可能な波形数及び解析時間で鍵推定が成功することも確認している．
また令和2年度では，本研究の提案手法の一部をFPGA実装及び評価も行った．提案手法は一部ながら，FPGA実装において，これまでの従来手法を超えるCPA攻撃耐性を持つことが確認されており，この結果を論文にまとめて国際会議に投稿した．
さらに，LSI上でのAES実装を攻撃対象とするために，評価フレームワークを拡張した．加えてAESのLSI実装を設計中であり，実際のチップを製造してこれまでのフレームワーク上のFPGAとスワップすることで，本研究のメインの提案であるLSIの動的電力制御の適用を評価することができる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初，LSI向けの設計はもっと早い段階で着手する予定であったが，コロナ禍のリモートワークの影響もあり，実験機材に触れることが難しく，予定より進められなかった．特に高額なライセンスであるLSI設計CADは契約上，特定の計算機でのみ実行可能であることから設計作業をより一層困難とさせた．
また同様に，世界的なコロナ禍の影響で国際会議の投稿スケジュールも変更され，研究成果を発信する計画も遅れた．
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍の影響で執行できなかった令和2年度分の本研究費を令和3年度には，LSI設計の作業の一部を未執行研究費を使って外注することにより，前年度の遅れ分を取り戻す予定である．
また，令和3年度は主に先進国でワクチン接種率が向上することが予想されることから国際会議が現地開催される可能性が高い，これまで滞ってきた研究成果の発信も積極的におこなっていきたい．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍が影響し，当初のLSI設計作業の計画が進まず，設計のために計上した研究費が執行できなかった．また，同様にほとんどの国際会議が中止もしくはオンライン化され，予定されていた旅費等の執行もできなかった．
このため，令和3年度では，これらの未執行予算を一部のLSI設計の外注費に充てることで，遅れているLSI設計作業を取り戻す予定である．また，国際会議で積極的にこれまで蓄積した研究成果の発信をしていくことから，未執行予算を旅費にも充てる予定である．
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