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形式手法による暗号の安全性証明自動検証システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00182
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 情報セキュリティ
研究機関信州大学

研究代表者

岡崎 裕之  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (50432167)

研究分担者 布田 裕一  東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 准教授 (50706223)
師玉 康成  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (20226129)
荒井 研一  長崎大学, 工学研究科, 助教 (60645290)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード暗号理論 / 形式的安全性検証 / 形式的定理証明 / モデル検査 / Mizar / ProVerif / 形式検証 / 安全性証明 / 暗号システム / アルゴリズムの計算量形式化 / 安全性要件形式化 / 繰り返しおよび再帰形式化 / 統計的識別不能性形式化 / アルゴリズムのステップ数形式化 / 攻撃モデル形式化 / 暗号・認証等 / 応用数学
研究成果の概要

本研究では、形式的定理証明系Mizarとモデル検査器ProVerifを用いて、計算機援用による暗号システムの安全性形式的評価システムを開発した。
Mizarでは暗号理論に関わる形式化数学ライブラリを開発した。本成果は確率、統計、関数解析、計算アルゴリズムや計算量等の計算機科学の基礎の形式化であるので、暗号理論以外にも応用できる。
一方、ProVerifでは、基本的な暗号プロトコルのみならず、従来より抽象度が低くより現実のシステムや実装に近いモデルでの安全性検証手法を提案した。これにより暗号学的ハッシュ関数やブロック暗号の利用モード等の開発時の設計支援や形式的安全性検証を行うことが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、形式的定理証明系Mizarとモデル検査器ProVerifを用いて、実用的な計算機援用による暗号システムの安全性形式的評価システムの開発を行った。前者は主に暗号理論の専門家が安全性証明を行う際に、証明の正しさを計算機によって検証することに利用できる。後者は暗号理論の専門家ではないネットワークやIoT技術のような暗号技術の利用者が、セキュアなシステム開発の際に、正しく暗号技術を利用するための支援や暗号技術の学習に利用でき、いずれもSociety5.0の発展に貢献できるものである。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Inverse Function Theorem. Part I2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuhisa Nakasho, Yuichi Futa
    • 雑誌名

      FORMALIZED MATHEMATICS

      巻: 29(1) 号: 1 ページ: 9-20

    • DOI

      10.2478/forma-2021-0002

    • 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] 形式的安全性検証ツールを用いた暗号教育の実践とそのe-Learning教材化の課題について2020

    • 著者名/発表者名
      岡崎 裕之、紫村 彰吾、宮本 樹、渡邊 樹、布田 裕一、村上 恭通
    • 雑誌名

      コンピュータ ソフトウェア

      巻: 37 号: 1 ページ: 1_99-1_113

    • DOI

      10.11309/jssst.37.1_99

    • NAID

      130007801473

    • ISSN
      0289-6540
    • 年月日
      2020-01-24
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Continuity of Multilinear Operator on Normed Linear Spaces2019

    • 著者名/発表者名
      Nakasho Kazuhisa、Shidama Yasunari
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 27 号: 1 ページ: 61-65

    • DOI

      10.2478/forma-2019-0006

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implicit Function Theorem. Part II2019

    • 著者名/発表者名
      Nakasho Kazuhisa、Shidama Yasunari
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 27 号: 2 ページ: 117-131

    • DOI

      10.2478/forma-2019-0013

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maximum Number of Steps Taken by Modular Exponentiation and Euclidean Algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okazaki, Koh-ichi Nagao and Yuichi Futa
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 27 号: 1 ページ: 87-91

    • DOI

      10.2478/forma-2019-0009

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Operations of Points on Elliptic Curve in Affine Coordinates2019

    • 著者名/発表者名
      Futa Yuichi、Okazaki Hiroyuki、Shidama Yasunari
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 27 号: 3 ページ: 315-320

    • DOI

      10.2478/forma-2019-0026

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Binary Representation of Natural Numbers2018

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Hiroyuki
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 26 号: 3 ページ: 223-229

    • DOI

      10.2478/forma-2018-0020

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Continuity of Bounded Linear Operators on Normed Linear Spaces2018

    • 著者名/発表者名
      Nakasho Kazuhisa、Futa Yuichi、Shidama Yasunari
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 26 号: 3 ページ: 231-237

    • DOI

      10.2478/forma-2018-0021

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implicit Function Theorem. Part I2017

    • 著者名/発表者名
      Nakasho Kazuhisa、Futa Yuichi、Shidama Yasunari
    • 雑誌名

      Formalized Mathematics

      巻: 25 号: 4 ページ: 269-281

    • DOI

      10.1515/forma-2017-0026

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Virtual Environment for Analysis and Evaluation of DDoS Attacks2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tokuyama, Yuichi Futa, Hikofumi Suzuki, Hiroyuki Okazaki
    • 学会等名
      INTRICATE-SEC-2021, Proceedings of the 35th International Conference on Advanced Information Networking and Applications (AINA-2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ProVerifを用いたスポンジ構造の形式化2021

    • 著者名/発表者名
      吉村 東悟,荒井 研一,岡崎 裕之,布田 裕一,三重野 武彦
    • 学会等名
      2021年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 制御システムにおける異常検知手法とデータセットの評価2021

    • 著者名/発表者名
      原田 雄基, 布田 裕一, 岡崎 裕之
    • 学会等名
      2021年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ブロックチェーンとフォグノードを用いたIoT機器の認証・認可2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐 孝洋, 布田 裕一
    • 学会等名
      電子情報通信学会,ICSS研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Formal Verification of Merkle-Damgard Construction in ProVerif2020

    • 著者名/発表者名
      Mieno Takehiko, Yoshimura Togo, Hiroyuki Okazaki, Yuichi Futa, Kenichi Arai
    • 学会等名
      The International Symposium on Information Theory and Its Applications(ISITA2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ProVerifを用いたMD変換の形式化2020

    • 著者名/発表者名
      吉村 東悟,荒井 研一,岡崎 裕之,布田 裕一,三重野 武彦
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2020年度 年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ProVerifを用いたMD変換の形式化2020

    • 著者名/発表者名
      吉村 東悟,荒井 研一,岡崎 裕之,布田 裕一,三重野 武彦
    • 学会等名
      2020年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 協調型DNSによるキャッシュポイズニングの検知2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 幸宏,布田 裕一,岡崎 裕之,鈴木 彦文
    • 学会等名
      2020年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] モデル検査器ProVerifによるDES暗号の形式化2020

    • 著者名/発表者名
      磯貝 百恵,岡崎 裕之,荒井 研一,布田 裕一,三重野武彦
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Formalization of Security Requirements and Attack Models for Cryptographic Hash Functions in ProVerif2019

    • 著者名/発表者名
      Togo Yoshimura, Kenichi Arai, Hiroyuki Okazaki, Yuichi Futa
    • 学会等名
      ProVerif,The 2019 International Conference on Security and Management (SAM'19)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mizarによる離散確率分布の統計的識別不能性の形式化2019

    • 著者名/発表者名
      岡崎 裕之, 布田 裕一, 師玉 康成
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2019年度 年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ProVerifを用いたCT及びブロックチェーンの形式化2019

    • 著者名/発表者名
      荒井 研一, 岡崎 裕之, 布田 裕一
    • 学会等名
      2019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
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 形式的安全性検証ツールを用いた暗号教育の実践とそのe-Learning教材化の課題について2019

    • 著者名/発表者名
      紫村 彰吾, 岡崎 裕之, 宮本 樹, 渡邊 樹, 布田 裕一, 村上 恭通
    • 学会等名
      第5回 実践的IT教育シンポジウム rePiT2019 in 愛媛
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CAN-Ethernet変換における不正アクセスの検知2019

    • 著者名/発表者名
      田付 洋大, 布田 裕一, 鈴木 智道, 田中 覚
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Moodleを用いたProverifのeラーニングシステム2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊 樹,宮本 樹,紫村 彰吾,岡崎 裕之,布田 裕一,村上 恭通
    • 学会等名
      第41回情報理論とその応用シンポジウム(SITA2018), Poster session
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] e-Learning System for Cryptography on Moodle2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Miyamoto, Shogo Shimura, Tatsuki Watanabe, Hiroyuki Okazaki, Yuichi Futa, Yasuyuki Murakami
    • 学会等名
      Internet Conference 2018 (IC2018),Poster session
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ProVerif を 用いたTLS1.3ハンドシェイクプロ トコルの形式検証2018

    • 著者名/発表者名
      荒井 研一, 岡崎 裕之, 布田 裕一
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2018年度 年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Suitable Symbolic Models for Cryptographic Verification of Secure Protocols in ProVerif2018

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Hiroyuki、Futa Yuichi、Arai Kenichi
    • 学会等名
      The International Symposium on Information Theory and Its Applications(ISITA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ProVerifを用いたCTの形式化2018

    • 著者名/発表者名
      荒井 研一、岡崎 裕之、布田 裕一
    • 学会等名
      2018年 暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ProVerifにおける暗号プリミティブの安全性要件と攻撃モデルの形式化方法について2017

    • 著者名/発表者名
      荒井 研一、岡崎 裕之、布田 裕一
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度 年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] IoTデバイス間での相互認証付き鍵共有システム2020

    • 発明者名
      三重野 武彦, 岡崎 裕之
    • 権利者名
      三重野 武彦, 岡崎 裕之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-204371
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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