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意図的電磁妨害による故障注入攻撃への電磁セキュリティ工学的対策の体系化

研究課題

研究課題/領域番号 17H01751
研究種目

基盤研究(B)

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
研究機関東北大学

研究代表者

曽根 秀昭  東北大学, データシナジー創生機構, 特任教授 (40134019)

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)
水木 敬明  東北大学, サイバーサイエンスセンター, 准教授 (90323089)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード情報システム / 情報セキュリティ / 電子デバイス・機器 / 暗号・認証等 / 耐タンパー技術 / 電磁情報セキュリティ / ハードウェアセキュリティ
研究成果の概要

情報通信機器への意図的な電磁妨害IEMIへの対策のため4つの課題を解いた。
妨害特性を決定するパラメタ及び被妨害コンポーネントについて、FPGAで故障時刻や内部の電気的変化を高精度に観測可能な環境構成を構築した。妨害によるIC内部からの出力を分析して故障が発生しやすい印加タイミングに関するリスク評価の知見を得た。妨害耐性評価について故障注入時の計測波形の解析に基づく手法を示し、波形の分解能は秘密鍵の取得性を向上させない知見を得て、また、放射電磁波情報漏えいを抑制可能な2値画像の設計を提案した。電磁妨害メカニズムに関し、暗号機器の処理の故障注入時刻を判定し秘密鍵解析リスクを評価する手法を実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

情報通信機器への意図的な電磁妨害(IEMI)のうち電力電磁環境と比べ3桁ほど小さい数V程度の意図的な電磁妨害による電磁的情報セキュリティの分野は本課題のチームが創って国内外で研究活動を先導している。暗号機器に非侵襲に一時的な故障を注入し、その誤り出力から暗号化の秘密鍵情報を取得できる。すなわち、機器の可用性は損なわず、機密性・完全性のみを低下させる脅威である。
本課題では、FPGAなどの暗号機器へのIEMI攻撃について妨害受容特性とメカニズムに迫ったもので、リスク評価と妨害特性評価の手法を示し、評価測定の方法を提案しており、電磁的情報セキュリティ対策に意義深い。

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Design of Quick Response (QR) Barcode for Resistance Against Electromagnetic (EM) Information Leakage2022

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Sone, Daiya Nagata, Yuichi Hayashi, and Takaaki Mizuki
    • 雑誌名

      URSI Radio Science Letters

      巻: 3 ページ: 1-4

    • DOI

      10.46620/21-0053

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of Suitable Controlled Image for Evaluation of EM Information Leakage2021

    • 著者名/発表者名
      D. Nagata, R. Birukawa, Y. Hayashi, T. Mizuki, H. Sone
    • 雑誌名

      URSI Radio Science Letters

      巻: 2 ページ: 1-4

    • DOI

      10.46620/20-0054

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Information Leakage Threats for Cryptographic Devices Using IEMI and EM Emission2017

    • 著者名/発表者名
      Ko Nakamura, Yuichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/temc.2017.2766139

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Information Protection of Screen Image against Electromagnetic Information Leakage2022

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Sone, Yuichi Hayashi
    • 学会等名
      2022 URSI-Japan Radio Science Meeting (URSI-JRSM 2022)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IEMI Fault Injection Method Using Continuous Sinusoidal Wave with Controlled Frequency, Amplitude, and Phase2022

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Nishiyama, Daisuke Fujimoto, Kim Youngwoo, Hideaki Sone, Yu-ichi Hayashi
    • 学会等名
      The 13th International Workshop on the Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC Compo 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Measurement Resolution of Side-Channel Waveform in Correlation Power Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Sone; Kohei Utsumi; Yuichi Hayashi; Takaaki Mizuki
    • 学会等名
      2021 Asia Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility 2021 (APEMC 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] QR Bar-Code Designed Resistant against EM Information Leakage2021

    • 著者名/発表者名
      Nagata Daiya, Hayashi Yu-ichi, Mizuki Takaaki, Sone Hideaki
    • 学会等名
      2021 XXXIVth General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science (URSI GASS)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental Study on Measurement Resolution of Side Channel Waveform in Correlation Power Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Utsumi, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone
    • 学会等名
      EMC Europe 2020 - 2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement on Effect of Controlled Wave Phase in EM Fault Injection Attack2020

    • 著者名/発表者名
      Yuto Shinoda, Mitsuki Takenouchi, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, and Hideaki Sone
    • 学会等名
      EMC Europe 2020 - 2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Source Estimation of Electromagnetic Information Leakage from Information Devices2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Birukawa; Daiya Nagata; Yu-ichi Hayashi; Takaaki Mizuki; Hideaki Sone
    • 学会等名
      2020 XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 暗号ハードウェアにおける意図的な電磁妨害による故障発生に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      竹之内 光樹,林優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      IEEE EMC Society Sendai Chapter 学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 画面情報の制御による情報機器からの電磁情報漏えいの効率的評価に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      尾留川 良太,林優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      IEEE EMC Society Sendai Chapter 学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 漏えい電磁波からの画面再構成に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      神津 岳志,林優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      IEEE EMC Society Sendai Chapter 学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Practical Evaluation Method for EM Information Leakage by Using Audible Signal2019

    • 著者名/発表者名
      Birukawa, Ryota, Mizuki, Takaaki, Sone, Hideaki, Hayashi, Yuichi
    • 学会等名
      2019 Joint International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Sapporo (EMC Sapporo & APEMC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Study on the Influence of Contact Surfaces Roughness on High-Frequency Signal Transmission Characteristics2019

    • 著者名/発表者名
      Aihara, Kenji, Hayashi, Yuichi, Mizuki, Takaaki, Sone, Hideaki
    • 学会等名
      2019 Joint International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Sapporo (EMC Sapporo & APEMC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Method for Distinguishing Faulty Bytes in Cryptographic Device Using EM Information Leakage2019

    • 著者名/発表者名
      Takenouchi, Mitsuki, Saga, Naoto, Hayashi, Yuichi, Mizuki, Takaaki, Sone, Hideaki
    • 学会等名
      2019 Joint International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Sapporo (EMC Sapporo & APEMC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A study on an Effective Evaluation Method for EM Information Leakage without Reconstructing Screen2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Birukawa, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone
    • 学会等名
      2019 International Symposium on Electromagnetic Compatibility - EMC EUROPE
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] サイドチャネル波形の計測分解能が相関電力解析に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      内海航平,林優一, 水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      計測自動制御学会東北支部55周年記念学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 印加位相を考慮した意図的電磁妨害による故障注入手法に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      竹之内光樹,篠田悠斗,林優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      計測自動制御学会東北支部55周年記念学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Study on an Efficient Evaluation Method for EM Information Leakage by Changing Display Color (from SCIS 2019)2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Birukawa, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone
    • 学会等名
      The 14th International Workshop on Security (IWSEC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サイドチャネル波形の計測分解能が秘密鍵の取得性に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      内海航平,林 優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] サイドチャネル波形の計測分解能が秘密鍵の取得性に与える影響の測定2019

    • 著者名/発表者名
      内海航平, 林 優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 表示色の操作によるディスプレイからの電磁的情報漏えいの効率的な評価に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      尾留川良太, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      2019年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on the effect of clock rise time on fault occurrence under IEMI2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Saga, Takuya Itoh, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone
    • 学会等名
      2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-PacificSymposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A study on an evaluation method for EM information leakage utilizing controlled image displaying2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Birukawa, Gentaro Tanabe, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone
    • 学会等名
      2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 接触部の荷重が信号伝達特性に与える影響の測定法に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      相原 健志, 林 優一, 水木 敬明, 曽根 秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 意図的な電磁妨害による故障発生に印加位相が与える影響に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      竹之内光樹,林 優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 接触表面粗さが高周波伝達特性に与える影響に関する基礎的検討2018

    • 著者名/発表者名
      相原健志,林 優一,水木敬明,曽根秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on the Effect of Surface Condition on High-Frequency Transmission Characteristics2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Aihara, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki and Hideaki Sone
    • 学会等名
      電子情報通信学会機構デバイス研究会(IS-EMD2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Specification Method of Faulty Bytes in Cryptographic Module Using EM Information Leakage2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Saga, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki and Hideaki Sone
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会(EMCJWS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Influence of IEMI considering injected signal phase on faulty outputs in a cryptographic module2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuki Takenouchi, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki and Hideaki Sone
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会(EMCJWS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 周波数選択による暗号機器の情報漏えい評価の効率化に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      杉本藍莉, 藤本大介, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 表示画像の選択を用いた電磁情報漏えい評価手法に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      田辺弦太郎, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 意図的な電磁妨害による故障発生にクロック信号の立ち上がり時間が与える影響に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      伊東拓哉, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会環境電磁工学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 描画情報の選択による放射電磁波制御を利用した情報漏えい評価手法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      田辺弦太郎, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 周波数選択フィルタを用いた相関電力解析の評価の効率化に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      杉本藍莉, 林優一, 水木敬明, 曽根秀昭
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Method of Fault Detection in Encryption Device Based on Leaked EM Information from Adder Circuit2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Saga, Yu-chi Hayashi, Takaaki Mizuki, and Hideaki Sone
    • 学会等名
      電子情報通信学会EMC Joint Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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