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秘匿性・改竄耐性のある超高速データ通信システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H01714
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 ソフトウェア
研究機関東京大学

研究代表者

平木 敬  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 名誉教授 (20238348)

研究分担者 下見 淳一郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40417225)
宮野 悟  東京大学, 医科学研究所, 教授 (50128104)
稲葉 真理  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (60282711)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)
2018年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2017年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2016年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
キーワード超高速通信 / 耐改竄性 / 情報秘匿 / 100ギガビットネットワーク / 超高速暗号化 / 超高速改竄検出 / 長距離通信実験 / 100ギガビットインターネット / 超高速インターネット / 秘匿性通信 / 安全性通信 / FPGA通信処理 / クラウドコンピューティング基盤
研究成果の概要

本研究では秘匿性・耐改竄性を持つ超高速データ転送システムを開発した。
(1)一対の小型サーバに各々8個のSSDを実装し、SSD間で96Gbpsを超える転送速度でローカルなデータ転送を実現し確認した。秘匿性・耐改竄性については、原データを自動分割し暗号化アクセラレータを用いることなく、ローカルな接続環境で90Gbpsを超える秘匿性・耐改竄性通信を実現した。
(2)超遠距離インターネットを用いた実証実験では、米国デンバー市からシンガポールで折り返し、再びデンバー市に戻る経路を往復する経路で86Gbpsの秘匿性・耐改竄性を持つ通信を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超高速な秘匿性・耐改竄性をもつ通信の重要性は、最近特に高まりつつある。学術的には、少数のTCPストリームを調和的に用い、20000Kmを超える超遠距離における、暗号化、復号化、ハッシュ計算を伴うデータ転送を1台の小型サーバで実現することは非常に困難であることが知られている。本研究ではこの難しい問題を解決した。これは非常に大きな学術的意義がある。また実際に医療機関にいくことなく細胞分析を行う、遺伝子解析を行うと高い秘匿性・耐改竄性を持つ通信が必須となる。新型コロナウィルス感染の広がりはまさに我々が予想した応用形態に合致するものであり、大きな学術的意義、社会的意義を持つといえる。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 22件)

  • [雑誌論文] Intelligent image-activated cell sorting 2.02020

    • 著者名/発表者名
      Isozaki Akihiro, Hiraki Kei, et al.
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 1 号: 13 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1039/d0lc00080a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] シングルサーバを用いた100 Gbpsネットワークでのセキュアファイル転送2020

    • 著者名/発表者名
      下見淳一郎、本城剛毅、平木 敬、稲葉真理
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 119 (435) ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A practical guide to intelligent image-activated cell sorting2019

    • 著者名/発表者名
      Isozaki A, Mikami H, Hiramatsu K, Sakuma S, Kasai Y, Iino T, Yamano T, Yasumoto A, Oguchi Y, Suzuki N, Shirasaki Y, Endo T, Ito T, Hiraki , Yamada M, Matsusaka S, Hayakawa T, Fukuzawa H, Yatomi Y, Arai F, Di Carlo D, Nakagawa A, Hoshino Y, Hosokawa Y, Uemura S, Sugimura T, Ozeki Y, Nitta N, Goda K
    • 雑誌名

      Nature Protocols

      巻: 14 号: 8 ページ: 2370-2415

    • DOI

      10.1038/s41596-019-0183-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Label-free chemical imaging flow cytometry by high-speed multicolor stimulated Raman scattering2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Yuta, Hiraki Kei, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 32 ページ: 15842-15848

    • DOI

      10.1073/pnas.1902322116

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward Shareable Multi-abstraction-level Feature Extractor Based on a Bayesian Network2019

    • 著者名/発表者名
      Nishino Kaneharu、Tezuka Hiroshi、Inaba Mary
    • 雑誌名

      Progress in Computer Recognition Systems

      巻: 1 ページ: 67-78

    • DOI

      10.1007/978-3-030-19738-4_8

    • ISBN
      9783030197377, 9783030197384
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Intelligent Image-Activated Cell Sorting2018

    • 著者名/発表者名
      Nitta N et al.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 175 号: 1 ページ: 266-276.e13

    • DOI

      10.1016/j.cell.2018.08.028

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Continuous Skyline Computation Accelerator with Parallelizing Dominance Relation Calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Koizumi Kenichi、Hiraki Kei、Inaba Mary
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2018 ACM/SIGDA International Symposium on Field-Programmable Gate Arrays

      巻: 1 ページ: 285-285

    • DOI

      10.1145/3174243.3174961

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of a fast skyline computation algorithm for serendipitous searching problems2018

    • 著者名/発表者名
      Koizumi Kenichi、Hiraki Kei、Inaba Mary
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 10505, High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy III: Toward Big Data Instrumentation and Management; 1050514 (2018)

      巻: 10505 (1050514) ページ: 1-5

    • DOI

      10.1117/12.2288156

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] BJR-tree: fast skyline computation algorithm using dominance relation-based tree structure2018

    • 著者名/発表者名
      Koizumi Kenichi、Eades Peter、Hiraki Kei、Inaba Mary
    • 雑誌名

      International Journal of Data Science and Analytics

      巻: 7 号: 1 ページ: 17-34

    • DOI

      10.1007/s41060-018-0098-x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] シングルサーバを用いた100 Gbpsネットワークでのセキュアファイル転送2020

    • 著者名/発表者名
      下見淳一郎, 本城剛毅, 平木敬, 稲葉真理
    • 学会等名
      電子情報通信学会 インターネットアーキテクチャ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Toward Shareable Multi-abstraction-level Feature Extractor Based on a Bayesian Network2019

    • 著者名/発表者名
      Nishino Kaneharu、Tezuka Hiroshi、Inaba Mary
    • 学会等名
      International Conference on Computer Recognition Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous Skyline Computation Accelerator with Parallelizing Dominance Relation Calculations2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Koizumi; Kei Hiraki; Mary Inaba
    • 学会等名
      26th ACM/SIGDA International Symposium on Field-Programmable Gate Arrays
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of a fast skyline computation algorithm for serendipitous searching problems2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Koizumi; Kei Hiraki; Mary Inaba
    • 学会等名
      High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy III: Toward Big Data Instrumentation and Management
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] JPSC: FPGA-based Continuous Skyline Computation Accelerator for Large-Scale AI Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Koizumi,Kei Hiraki, Mary Inaba
    • 学会等名
      HPCA 2018: 24th IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FPGA-based Continuous Skyline Computation Accelerator with Delayed JR-tree Reshaping2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Koizumi,Kei Hiraki, Mary Inaba
    • 学会等名
      FPGA 2018: Twenty-Sixth ACM/SIGDA International Symposium on Field-Programmable Gate Arrays
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Skyline Computation for Low-latency Image-activated Cell Identification2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Koizumi,Kei Hiraki, Mary Inaba
    • 学会等名
      AAAI-18: The Thirty-Second AAAI Conference on Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BJR-tree: Fast Skyline Computation Algorithm using Dominance Relation based Tree Structure2017

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Koizumi,Peter Eades,Kei Hiraki, Mary Inaba
    • 学会等名
      DSAA2017: International Journal of Data Science and Analytics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Boost SAT Solver with Hybrid Branching Heuristic2017

    • 著者名/発表者名
      Seongsoo Moon, Mary Inaba
    • 学会等名
      SOCS2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Reinforcement Learning with a Stochastic Value Function.2017

    • 著者名/発表者名
      Reiji Hatsugai, Mary Inaba
    • 学会等名
      MOD 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Boost SAT solver with hybrid branching heuristic2017

    • 著者名/発表者名
      Seongsoo Moon、稲葉真理
    • 学会等名
      IJCAI 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single stream TCP data transfer over trans pacific 100Gigabit network2017

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理、他6名
    • 学会等名
      43rd Asia-Pacific Advanced Network (APAN43) Meeting
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The filling-in Function of the Bayesian AutoEncoder Network2017

    • 著者名/発表者名
      西野兼治、稲葉真理
    • 学会等名
      2017 the Second International Workshop on Pattern Recognition (IWPR 2017)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single stream TCP data transfer over trans pacific 100Gigabit network2017

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理、下見淳一郎、他5名
    • 学会等名
      43rd Asia-Pacific Advanced Network (APAN43) Meeting
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Complexity Analysis and Balancing Extension of JR-tree for Continuous Skyline Computation2017

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理、他1名
    • 学会等名
      EDBT 2017 : 20th International Conference on Extending Database Technology
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Algorithm for Detecting Overlapped Community Structures in Complex Networks2017

    • 著者名/発表者名
      森 清貴、稲葉真理、他2名
    • 学会等名
      1st Workshop on Scholarly Web Mining (in conjunction with WSDM2017)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Recovery for SACK-disabled TCP on Long-distance Fat-pipe Networks2017

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理
    • 学会等名
      NSDI ’17: 14th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] All You Need is Deep Buffer: Observations of Multiple TCP Streams on Long Fat-pipe Networks2016

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理
    • 学会等名
      SC16 (Supercomputing 2016): The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extensions for 100 Gbps Single TCP Stream on High Bandwidth-Delay Product Networks2016

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理、下見淳一郎、他3名
    • 学会等名
      TNC16 : The Networking Conference 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] JR-tree: Effective Tree Structure for Continuous Skyline Computation2016

    • 著者名/発表者名
      小泉賢一、平木敬、稲葉真理
    • 学会等名
      VLDB2016 : 42nd International Conference on Very Large Data Bases
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fully secure 6Gbps le transfer for personal genome data application2016

    • 著者名/発表者名
      福永 武志、平木敬、稲葉真理、下見淳一郎、他4名
    • 学会等名
      The TNC16 Networking Conference
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic strategy to diversify search using history map in parallel solving2016

    • 著者名/発表者名
      文 性琇、稲葉真理
    • 学会等名
      Learning and Intelligent OptimizatioN (LION 10)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distance scalability in real-time sensor fusion systems2016

    • 著者名/発表者名
      平木敬、稲葉真理、下見淳一郎、他4名
    • 学会等名
      TNC16 : The Networking Conference 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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