2022 Fiscal Year Annual Research Report
計算量的安全性に基づく秘匿性を考慮した制御理論の構築
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21J22442
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
寺西 郁 電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 制御理論 / 暗号理論 / 計算量的安全性 / 暗号化制御 / 制御システムセキュリティ / サイバーフィジカルシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 最適な暗号化制御システムの設計：前年度に得られた鍵長と制御器の設計法を発展させ，あるクラスの暗号を用いる暗号化制御システムを対象に，閉ループシステムのパラメータを最小二乗法により推定を試みる攻撃者に対し，その暗号化制御システムのセキュリティを所望の期間保証する最適なセキュリティパラメータと制御器の設計法を導出した．最適なセキュリティパラメータは特定の条件を満たす最小のセキュリティパラメータとして得られ，制御器は最適なH2制御器として設計されることを明らかにした．これにより，暗号化制御システムの安全性を理論的に保証し，セキュリティパラメータと制御器を体系的に設計することが可能になると考えられる．
2. 暗号化制御の証明可能安全性：暗号理論の証明可能安全性の概念に基づき，暗号化制御器のパラメータを推定する攻撃に対して識別不可能性を定義し，既存の暗号理論の安全性との関係を解析した．その結果，暗号化制御に用いられる暗号方式が公開鍵暗号の標準的な安全性を満たす場合，パラメータを推定する攻撃に対し暗号化制御システムが安全であることを明らかにした．
3. 入出力データに基づく暗号化制御：入出力履歴データを用いて，動的制御器を暗号化制御に適した形式に再構成する手法を導出した．これにより，動的制御器の状態を暗号化したまま再帰的に計算する際に発生するオーバーフローを防ぐことができ，一般の線形な動的制御器を暗号化することが可能となる．
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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
本年度は，前年度よりも一般の暗号化制御システムに対し，最適なセキュリティパラメータと制御器の設計法を導出した．また，証明可能安全性に基づき暗号化制御システムの安全性を定義し，暗号理論の観点から解析した．これらの研究成果は英文誌と国際会議に採択されている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に得られたセキュリティパラメータと制御器の設計法を，動的制御器のパラメータを部分空間同定法により推定する攻撃へ適用することを検討する．
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