2013 Fiscal Year Research-status Report
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25330156
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Future University-Hakodate |
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Principal Investigator |
白勢 政明 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 准教授 (70530757)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | メニーコアサーバ / 楕円曲線暗号 / ペアリング暗号 / 並列実装 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，新しく開発されたメニ―コア・コプロセッサに適化した暗号並列実装法を提案することである．より具体的に本研究では，公開鍵暗号の長所(鍵管理の容易性)と共通鍵暗号の長所(処理の高速性)を有するハイブリッド暗号を実装対象とし，数十あるコアを最大限に利用する多重並列性処理，GPGPUとは異なる(CPUコアとの同等性，多倍長整数演算やAES暗号処理をサポートする組み込み関数，最先端微細化技術の採用といった)コプロセッサの特性の活用，(不要なメモリアクセス，データ依存に起因するハザードといった)冗長処理を削減することで，処理の高速性，低消費電力性，実装容易性を有するメニ―コア・コプロセッサに適化した暗号実装を達成させる．
平成25年度は，メニーコア・コプロセッサを搭載したサーバの構築・整備に時間を要するため，特にアルゴリズムの改良に焦点をあてた．平成25年度の成果としては，楕円曲線暗号やペアリング暗号の処理の高速化に繋がる楕円曲線加算アルゴリズムの2つの改良法を提案した．1つ目はターゲットとなる楕円曲線の点のx座標とy座標が等しくなるような座標変換を実施し，x座標とy座標を1つの変数として扱うことで楕円曲線加算を効率的に行う．2つ目は楕円曲線上の3点P，Q，Rが与えられた場合，これらの3点を通る2次曲線が定まり，第4の交点をSとすると，Bezoutの定理を使ってP+Q+R+S=Oとなることを示した．この結果は3点加算や2P+Qの計算の効率化に貢献すると期待できる．
平成26年度以降にこれらのアルゴリズムをメニーコア・コプロセッサに実装していく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
メニーコア・コプロセッサが市場に流通してからまだ1年強であり流通数が少ないため，メニーコア・コプロセッサ搭載サーバの構築・環境整備のための参考資料が十分には無く，コプロセッサを対象とした並列プログラミングの知識も十分でないため，整備や知識習得に予想以上の時間を要してしまった．従って，申請時の予定では低消費電力性，実装容易性を考慮したアルゴリズムの改良も行う予定であったが，実際には高速性のみの追求となってしまった．従って，やや遅れている，という自己評価となる．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度末にメニーコア・コプロセッサ搭載サーバの構築・環境整備が終わり，メニーコア・コプロセッサへの簡単なプログラミングを開始できた．その結果，既に知られているの並列化の長所がある半面，メニーコア・コプロセッサが苦手とする処理も見えてきた．
CPU-コア間の通信に無視できない時間を要すること:申請時は有限体乗算の高速化にはRNSの並列性がメニーコア・コプロセッサに適している考えていたが，RNSはコア間での高頻度のデータを通信を要するため適さないことが判明した．
単一のコアの性能との比較ではメニーコア・コプロセッサのコアは最新のCPUのコアほどの計算能力を有していないこと:更なる調査が必要であるが，現時点での並列実装では数千ビットの多倍長剰余べき算という特に重い計算では，メニーコア・コプロセッサよりコア数の少ないXeonプロセッサの方が高速であった．
これらの結果を踏まえ今後は，平成25年度に提案した楕円曲線加算アルゴリズム，スカラー倍アルゴリズム，マルチペアリングを使用する暗号プロトコル，rho法アルゴリズム，等をマルチコア・コプロセッサに並列実装し，その効果を調査する．
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