Reconfigurable Computingによる逐次更新暗号に関する研究

• Project/Area Number: 13750363
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 情報通信工学
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 橋山 智訓 名古屋市立大学, 大学院・システム自然科学研究科, 助教授 (70283405)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2001: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 暗号 / FPGA / セキュリティ / インターネット

Research Abstract

インターネットとパーソナルコンピュータの普及、さらにはブロードバンドによる常時接続の拡大に伴い、通信情報のセキュリティ問題を解決することが急務となっている。本研究では、ユーザが自由に回路書換をすることができるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたReconfigurable Computingシステムを用いた暗号システムについて検討した。提案システムでは、従来固定であった暗号処理回路を逐次更新可能であるという柔軟性を備え、ソフトウェア処理よりも高速なシステムを開発することを目的としている。
本年度は、昨年度の成果をもとに、提案システムの安全性について検討するとともに、安全性を向上させる手法について研究を進めた。本研究では共通鍵暗号システムを対象としており、S-BOXと呼ばれる暗号処理ブロックを更新することで、暗号強度を維持しつつ、少量の回路変更でシステムを表現可能であることは昨年度確認した。しかしながら、S-BOXの変更をランダムに行うと、外部からの暗号解析に対して脆弱なシステムになってしまうおそれがある。そこで、暗号解析手法である差分攻撃や線形攻撃に対して、暗号強度を損うことなくS-BOXを変更する手法を提案した。具体的には、S-BOXを構成するベキ乗演算とアフィン変換のうち、アフィン変換部分を転置処理と三角行列を利用することを提案した。ユーザがこのアフィン変換部分を変更することでシステムを実現することができる。
提案法の安全評価と計算コスト評価を行い、従来法に比較してわずかな計算コストの増加で、安全な暗号を構成できることを確認した。