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レーザーフォールト攻撃による情報漏洩を防ぐ耐タンパー技術の総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H01688
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 情報セキュリティ
研究機関電気通信大学

研究代表者

崎山 一男  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80508838)

研究分担者 林 優一  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (60551918)
三浦 典之  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (70650555)
菅原 健  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (60785236)
李 陽  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20821812)
研究協力者 フェルバーウェーデ イングリッド  
ダンジェ ジャンルック  
バシーン シバム  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2018年度)
配分額 *注記
39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
2018年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2016年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2015年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
キーワード暗号・認証等 / 電子デバイス・機器 / 計算機システム / 計算システム
研究成果の概要

本研究では、レーザー光を用いて暗号回路に故意にソフトエラーを誘発させ、秘密情報の取得を試みるレーザーフォールト攻撃に対する抜本的対策技術を確立した。具体的には、(1)レーザーフォールト攻撃の評価環境の構築、(2)レーザー照射時の基板電位変動の実測と攻撃検知手法の開発、(3)検知に基づく暗号アルゴリズムレベルの対策技術の開発、及び(4)対策技術の安全性評価を行った。物理的・数理的観点からレーザーフォールト攻撃における情報漏洩メカニズムの理解を深め、プロトタイプICチップを用いて対策技術の実現可能性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

暗号学、集積回路工学、環境電磁工学等の分野横断型の研究体制で取り組み、レーザーフォールト攻撃の物理的・数理的メカニズムを解明することができた。また、暗号回路の安全性向上に繋がる新規研究分野を開拓することができた。本研究を通じて開発した技術は、暗号回路に対する物理的攻撃に対して効率の良い対策技術を実現するものである。社会の安心・安全を実現する高セキュリティ暗号ICチップの耐タンパー性の向上に繋がるものである。

報告書

(4件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] KU Leuven(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Telecom ParisTech(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] KU Leuven(Belgium)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Nanyang Technological University(Singapore)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] A 286F^2/Cell Distributed Bulk-Current Sensor and Secure Flush Code Eraser Against Laser Fault Injection Attack2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Matsuda, Tatsuya Fujii, Natsu Shoji, Takeshi Sugawara, Kazuo Sakiyama, Yu-ichi Hayashi, Makoto Nagata, and Noriyuki Miura
    • 雑誌名

      Dig. Tech. Papers, 2018 IEEE Intl. Solid-State Circuits Conference (ISSCC’18)

      巻: 2018 ページ: 352-353

    • DOI

      10.1109/isscc.2018.8310329

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploiting Bitflip Detector for Non-Invasive Probing and its Application to Ineffective Fault Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara, Natsu Shoji, Kazuo Sakiyama, Kohei Matsuda, Noriyuki Miura, and Makoto Nagata
    • 雑誌名

      Workshop on Fault Diagnosis and Tolerance in Cryptography (FDTC’17)

      巻: 2017 ページ: 49-56

    • DOI

      10.1109/fdtc.2017.17

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] State-of-the-art research on electromagnetic information security2016

    • 著者名/発表者名
      Yu-ichi Hayashi
    • 雑誌名

      Radio Science

      巻: 41 号: 7 ページ: 1213-1219

    • DOI

      10.1002/2016rs006034

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Circuit-Level Information Leakage Prevention for Fault Detection2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakiyama, Reina Yagasaki, Takanori Machida, Tatsuya Fujii, Noriyuki Miura, and Yu-ichi Hayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (URSI AP-RASC’16)

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/ursiap-rasc.2016.7601328

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Performance Evaluation of Cryptographic Algorithms on FPGA and ASIC on RFID Design Flow2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo Mikami, Dai Watanabe, and Kazuo Sakiyama
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Information and Communication Technology (ICoICT’16)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icoict.2016.7571944

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introduction to a Special Session on EMC and Information Security2016

    • 著者名/発表者名
      Yu-ichi Hayashi and Jong-Gwan Yook
    • 雑誌名

      Proceedings of URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (URSI AP-RASC’16)

      巻: - ページ: 1275-1276

    • DOI

      10.1109/ursiap-rasc.2016.7601329

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On-Chip Substrate-Bounce Monitoring for Laser-Fault Countermeasure2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Matsuda, Noriyuki Miura, Makoto Nagata, Yu-ichi Hayashi, Tatsuya Fujii, and Kazuo Sakiyama
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 IEEE Asian Hardware-Oriented Security and Trust (AsianHOST'16)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/asianhost.2016.7835565

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] フォルト検出センサを悪用した非侵襲プロービング攻撃2018

    • 著者名/発表者名
      菅原健, 庄司奈津, 崎山一男, 松田航平, 三浦典之, 永田真
    • 学会等名
      2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ブロック暗号へのプロービング攻撃における鍵復元効率の正確な評価モデル2018

    • 著者名/発表者名
      庄司奈津, 菅原健, 岩本貢, 崎山一男
    • 学会等名
      2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] IC内部の回路構成変更が秘密鍵の取得性に与える影響の評価2018

    • 著者名/発表者名
      郡義弘, 藤本大介, 林優一, 崎山一男, 三浦典之, 永田真
    • 学会等名
      情報・システムソサエティ特別企画学生ポスターセッション
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] レーザーフォールト攻撃対策である電源遮断回路実装時のサイドチャネル耐性評価2018

    • 著者名/発表者名
      郡義弘, 藤本大介, 林優一, 三浦典之, 永田真, 崎山一男
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 基板電流検知回路を用いたレーザーフォールト注入攻撃対策のオーバヘッド推定2017

    • 著者名/発表者名
      松田航平、三浦典之、永田真、林優一、藤井達哉、崎山一男
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] An Evaluation of Ineffective Fault Analysis on AES using Single-Bit Bit-Set/Reset Faults2017

    • 著者名/発表者名
      Natsu Shoji, Ryuga Matsumura, Takeshi Sugawara, and Kazuo Sakiyama
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Security (IWSEC'17) Poster Session
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 基板電流検知回路を用いたレーザーフォールト注入攻撃対策のオーバヘッド推定2017

    • 著者名/発表者名
      松田航平, 三浦典之, 永田真, 林優一, 藤井達哉, 崎山一男
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Laser fault injection attack countermeasure by abnormal substrate potential bounce monitoring2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Matsuda, Noriyuki Miura, Makoto Nagata
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Computers, Communications, and Systems (ICCCS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 誤り暗号文を使わないAESへの故障利用攻撃2017

    • 著者名/発表者名
      庄司奈津, 松村竜我, 菅原 健, 崎山一男
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Who Will Fault Sensors be Helpful for?2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakiyama
    • 学会等名
      COSIC Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サイドチャネル攻撃と対策2017

    • 著者名/発表者名
      菅原健
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会ソサイエティ大会・チュートリアルセッション
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プライバシ保護可能な認証プロトコルのRFIDタグ実装と性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      三上修吾, 崎山一男
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティフォーラム2016
    • 発表場所
      武蔵大学(東京都練馬区)
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 基板電位変動モニタリングによるレーザーフォールト注入攻撃対策2016

    • 著者名/発表者名
      松田航平、三浦典之、永田真、林優一、藤井達哉、崎山一男
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Foundations of Secure Scaling -- Double Arbiter PUF and Security Evaluation Using Deep Learning2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakiyama
    • 学会等名
      Dagstuhl Seminar 16342
    • 発表場所
      Saarbrucken, Germany
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 基板電位変動モニタリングによるレーザーフォールト注入攻撃対策2016

    • 著者名/発表者名
      松田航平、三浦典之、永田真、林優一、藤井達哉、矢ヶ崎玲奈、崎山一男
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] レーザーフォールト注入時のIC基板電位変動のオンチップ測定2016

    • 著者名/発表者名
      松田航平, 三浦典之, 永田真, 林優一, 藤井達哉, 矢ヶ崎玲奈, 崎山一男
    • 学会等名
      2016年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2016)
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル熊本ニュースカイ(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2016-01-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 漏えい電磁波を用いたタブレット端末における入力キーの取得とその対策2015

    • 著者名/発表者名
      林 優一,本間尚文,青木孝文,曽根秀昭
    • 学会等名
      第38回情報理論とその応用シンポジウム (SITA2015)
    • 発表場所
      下電ホテル(岡山県・倉敷市)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Review Fault Attacks on ECC Implementations with Fault Sensitivity Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Yang Li and Kazuo Sakiyama
    • 学会等名
      IEEE Asian Solid-State Circuits Conference 2015, (A-SSCC’15)
    • 発表場所
      廈門市(中国)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Introduction to on EM Information Leakage from Information and Communication Devices2015

    • 著者名/発表者名
      Yu-ichi Hayashi
    • 学会等名
      URSI-Japan Radio Science Meeting
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced fault analysis techniques on AES2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakiyama, Arisa Matsubara, and Takanori Machida
    • 学会等名
      Joint IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and EMC Europe (EMC’15)
    • 発表場所
      ドレスデン(ドイツ)
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] IoT時代の電磁波セキュリティ ~21世紀の社会インフラを電磁波攻撃から守るには~, 分担執筆, 崎山一男, 林優一, 付録B 暗号モジュールを搭載したハードウェアからの情報漏えいの可能性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      一般社団法人 電気学会・電気システムセキュリティ特別技術委員会
    • 総ページ数
      346
    • 出版者
      科学情報出版
    • ISBN
      9784904774663
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Security of Block Ciphers: From Algorithm Design to Hardware Implementation2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakiyama, Yu Sasaki, and Yang Li
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      Wiley
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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