デバイスの消耗を活用した動作時限付きシステムアーキテクチャの研究
| Project/Area Number |
19K22848
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
小野 貴継 九州大学, システムLSI研究センター, 准教授 (80756239)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | ハードウェアセキュリティ / 動作期限付きアーキテクチャ / IoTセキュリティ / 動作時限付きシステムアーキテクチャ / ハードウエアセキュリティ |
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| Outline of Research at the Start |
すべてのIoT（Internet of Things）機器が継続して正しく管理されるとは限らないことから，セキュリティの問題を有したIoT機器が長期間インターネットに接続される可能性がある．そこで，事前に定めた動作期間が経過した後，物理的に一部の機能（例えばインターネットへの接続）を無効化する技術の実現を目指す．動作可能期間は変更不可能にするため，デバイスそのものが物理的に消耗する素子を活用して実現する．次に，一度無効化した機能を再び有効化できない仕組みを開発する．これらの要件を満たすアーキテクチャ及び回路を開発し，シミュレーションによるコンセプトの実証を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではIoT（Internet of Things）機器を一定期間安全に利用した後，強制的にインターネットから遮断するなど一部の機能の利用を制限するハードウェア技術の開発を目指している．これにより，目的の期間を超過して動作することを防ぐことで，安全に利用可能な期間を設計者または利用者が利用開始前に定めることができる仕組みの実現を目指す．
IoT機器は管理者が近くにおらず，攻撃者は物理的にアクセスできるような状況で利用されることも多い．そこで，IoT機器が正常動作をしている間に悪意のある攻撃者によってIoT機器から情報が窃取されることを防ぐ必要がある．本研究では特にプロセッサと主記憶間の通信を観測することで，攻撃する手法に着目した．この攻撃手法では，仮にプロセッサと主記憶間を流れるデータを暗号化したとしても，データが漏洩する可能性があり，対策が求められる．既存の技術としてPathORAMが挙げられるが，実装に要するためのハードウェアオーバーヘッドが大きいという問題がある．そこで，ハードウェアオーバーヘッドを削減する手法を評価し，IoT機器における実用性について検討を行った．具体的には，PathORAMで必要とするオンチップ上のメモリ容量を削減する手法を検討した．PathORAMはこのメモリ容量が大きく，実装が困難であるという問題があった．特にリソース制約の厳しいIoT機器においては，この問題は実用を妨げる大きな要因となる．本研究では小さな容量でも動作できるよう改良し，ソフトウェアシミュレーションによる検証の結果，実装に要する面積を大幅に削減できることが分かった．
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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
本年度はIoT機器が動作している間にデータが攻撃者によって窃取されることを防ぐためのハードウェアセキュリテイに着目して研究を進めた．既存技術としてPathORAMが挙げられるが，実用という観点からは課題が多いのが現状である．特に，IoT機器のように使用可能なリソース（実装面積や供給電力）に対する制約がある場合，PathORAMの利用は難しい．そこで，実装面積の削減を目的とした手法を提案し，ソフトウェアシミュレータによる検証を実施した．また，これらの成果を論文としてまとめて発表した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度に開発した，IoT機器の動作可能期間設定技術，2020年度に開発した動作期間中のメモリのセキュリティ向上技術を統合するとともに，IoT機器機能無効化技術の検討を進める．IoT機器機能無効化は，特定の条件（たとえば動作可能期間が超過した場合など）にIoT機器の動作をハードウェア的に無効化するものであり，非可逆な操作である．これを実現するために，PathORAMの一部機能を非可逆的に破壊することで，プログラムを正しく実行できない，つまり動作を無効化することを検討する．具体的には，オンチップ上にあるPathORAM向けのメモリをIoT動作可能期間設定技術で用いたPCM（Phase Change Memory）で実装することを検討する．
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
