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暗号ハードウェアの高精度サイドチャネル解析技術の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 19650005
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 計算機システム・ネットワーク
研究機関東北大学

研究代表者

青木 孝文  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80241529)

研究分担者 本間 尚文  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (00343062)
伊藤 康一  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (70400299)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2008年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2007年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード計算機システム / システムオンチップ / サイドチャネル解析 / VLSI設計技術 / ディジタル信号処理
研究概要

平成20年度は, 以下の2項目について研究・開発を実施した.
1. ソフトウェア実装された共通鍵暗号モジュールに対する解析精度を評価した. 特に, 位相限定相関法に基づく波形マッチング技術を用いることで, 波形取得のタイミング誤差を高精度に補正可能であることを実証した. 共通鍵暗号には現在のデファクトスタンダードであるDESを用い, 実験用の差分電力解析ソフトウェアには前年度に開発したソフトウェアと連動するため, MATLABを用いた. 解析を簡単化するため, DESのラウンド15の開始時にトリガ信号を発生させ, そのタイミングで波形取得を行った. 波形の取得は, サンプリング周波数100MHz〜1GHzで行い, 提案する波形マッチングよる解析精度を周波数ごとに評価した. また, マイクロ磁界プローブによる取得に加え, 従来の電圧プローブによる取得も行い, 取得されたサイドチャネル情報の精度を比較・評価した.
2. ハードウェア実装された公開鍵暗号モジュールに対する解析精度を評価した. 公開鍵暗号にはRSA暗号を用い, 実装するRSA暗号プロセッサには高基数モンゴメリ乗算器に基づくアーキテクチャを用いた. 波形の取得およびデータの解析には前年度開発したソフトウェアを利用した。本実験では, 演算器の自乗算と乗算時の消費電力の違いに着目し, さまざまな実装の安全性を評価した. また, FPGAに内蔵されるマクロ乗算器を利用した実装も合わせて評価した. マクロ乗算器の場合であっても単純電力解析が可能かどうか評価するとともに, FPGA上に安全に公開鍵暗号モジュールを実装するための対策方法を検討した.

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (30件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High-performance ASIC implementations of the 128-bit block cipher CLEFIA2008

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2008 IEEE International Symposium on Circuits and Systems

      ページ: 2925-2928

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced power analysis attack using chosen message against RSA hardware implementations2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2008 IEEE International Symposium on Circuits and Systems

      ページ: 3282-3285

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Power analysis of RSA processors with high-radix Montgomery multipliers2008

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 雑誌名

      Proceedings of 17th International Workshop on Post-Binary ULSI Systems

      ページ: 21-24

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collision-based power analysis of modular exponentiation using chosen-message pairs2008

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science 5154

      ページ: 15-29

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-performance concurrent error detection scheme for AES hardware2008

    • 著者名/発表者名
      Akashi Satoh
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science 5154

      ページ: 100-112

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chosen-message SPA attacks against FPGA-based RSA hardware implementations2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2008 International Conference on Field Programmable Logic and Applications

      ページ: 35-40

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compact ASIC Architectures for the 512-bit hash function Whirlpool2008

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara
    • 雑誌名

      Proceedings of Workshop on Information Security Applications--- WISA 2008

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic design of high-radix Montgomery multipliers for RSA processors2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 26th IEEE International Conference of Computer Design

      ページ: 416-421

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced correlation power analysis using key screening techniques2008

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Katashita
    • 雑誌名

      Proceedings of 2008 International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs

      ページ: 403-408

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A high-resolution phase-based waveform matching and its application to side-channel attacks2008

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 雑誌名

      IEICE Trans. on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences E91-A

      ページ: 193-202

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DPA using phase-based waveform matching against random-delay countermeasure2007

    • 著者名/発表者名
      Sei Nagashima
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 International Symposium on Circuits and Systems

      ページ: 1807-1810

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SPA against an FPGA-based RSA implementation with a high-radix Montgomery multiplier2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 International Symposium on Circuits and Systems

      ページ: 1847-1850

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A high-performance ASIC implementation of the 64-bit block cipher CAST-1282007

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 International Symposium on Circuits and Systems

      ページ: 1859-1862

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 位相情報に基づく画像マッチング技術とその応用展開-3Dビジョンからバイオメトリクスまで-,"2007

    • 著者名/発表者名
      青木 孝文
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌 90

      ページ: 680-685

    • NAID

      110006368825

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ASIC performance comparison for the ISO standard block ciphers2007

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd Joint Workshop on Information Security

      ページ: 485-498

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] サイドチャネル攻撃評価用ISO/IEC標準暗号プロセッサの開発2009

    • 著者名/発表者名
      本間尚文
    • 学会等名
      2009年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      大津市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] べき乗剰余演算に対する比較電力解析の応用2009

    • 著者名/発表者名
      宮本篤志
    • 学会等名
      2009年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      大津市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 最近傍から計測した磁界を用いた差分電磁波解析2009

    • 著者名/発表者名
      菅原健
    • 学会等名
      2009年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      大津市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] CPAに対するデカップリングキャパシタの影響の予備検証2009

    • 著者名/発表者名
      片下敏宏
    • 学会等名
      2009年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      大津市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 暗号モジュールに対するサイドチャネル攻撃とその対策2008

    • 著者名/発表者名
      本間尚文
    • 学会等名
      第5回マルチメディア情報ハイディング研究会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2008-11-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Power analysis of RSA processors with high-radix Montgomery multipliers2008

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 学会等名
      17th International Workshop on Post-Binary ULSI Systems
    • 発表場所
      Dallas, USA
    • 年月日
      2008-05-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ハッシュ関数Whirlpoolの小型ハードウェア・アーキテクチャ2008

    • 著者名/発表者名
      菅原 健
    • 学会等名
      2008年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      宮崎県宮崎市
    • 年月日
      2008-01-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 高基数モンゴメリ乗算に基づくスケーラブルRSA暗号プロセッサの設計2008

    • 著者名/発表者名
      宮本 篤志
    • 学会等名
      2008年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      宮崎県宮崎市
    • 年月日
      2008-01-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] RSA暗号に対する平文選択型電力解析攻撃の検討2008

    • 著者名/発表者名
      本間 尚文
    • 学会等名
      2008年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      宮崎県宮崎市
    • 年月日
      2008-01-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] High-performance ASIC implementations of the 128-bit block cipher CLEFIA2008

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara
    • 学会等名
      2008 IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced power analysis attack using chosen message against RSA hardware implementations2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyamoto
    • 学会等名
      2008 IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Collision-based power analysis of modular exponentiation using chosen-message pairs2008

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 学会等名
      Cryptographic Hardware and Embedded Systems-CHES 2008
    • 発表場所
      Washington D. C., USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] High-performance concurrent error detection scheme for AES hardware2008

    • 著者名/発表者名
      Akashi Satoh
    • 学会等名
      Cryptographic Hardware and Embedded Systems-CHES 2008
    • 発表場所
      Washington D. C., USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Chosen-message SPA attacks against FPGA-based RSA hardware implementations2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyamoto
    • 学会等名
      2008 International Conference on Field Programmable Logic and Applications
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Compact ASIC Architectures for the 512-bit hash function Whirlpool2008

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sugawara
    • 学会等名
      Workshop on Information Security Applications--- WISA 2008
    • 発表場所
      Jeju Island, Korea
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced correlation power analysis using key screening techniques2008

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Katashita
    • 学会等名
      2008 International Conference on ReCon Figurable Computing and FPGAs
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 特定入力ペアを用いたRSA暗号に対する電力解析攻撃の実験的評価2008

    • 著者名/発表者名
      宮本篤志
    • 学会等名
      マルチメディア, 分散, 協調とモバイルシンポジウム2008
    • 発表場所
      札幌市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] シフトレジスタ・アーキテクチャによるハッシュ関数Whirlpoolの高性能回路実装2008

    • 著者名/発表者名
      菅原健
    • 学会等名
      マルチメディア, 分散, 協調とモバイルシンポジウム2008
    • 発表場所
      札幌市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ブロック暗号AESの高性能エテー検出回路方式2008

    • 著者名/発表者名
      佐藤証
    • 学会等名
      マルチメディア, 分散, 協調とモバイルシンポジウム2008
    • 発表場所
      札幌市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高基数モンゴメリ乗算に基づくRSA暗号の高性能ハードウェア実装2008

    • 著者名/発表者名
      馬場祐一
    • 学会等名
      平成20年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      郡山市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 電流モード多値論理を用いた耐タンパー性暗号ハードウェアに関する検討2008

    • 著者名/発表者名
      馬場祐一
    • 学会等名
      第31回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      沖縄市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 鍵候補の篩い分けによるCPAの高速化と鍵推定精度の向上2008

    • 著者名/発表者名
      片下敏宏
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2008
    • 発表場所
      沖縄市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 電源ライン上の漏洩情報を用いたサイドチャネル攻撃2008

    • 著者名/発表者名
      林優一
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2008
    • 発表場所
      沖縄市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 標準評価基板上のASICへの差分電力解析実験2008

    • 著者名/発表者名
      菅原健
    • 学会等名
      コンピュータ・セキュリティシンポジウム2008
    • 発表場所
      沖縄市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] RSA暗号に対する平文選択型SPAの実験的評価2007

    • 著者名/発表者名
      宮本 篤志
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2007
    • 発表場所
      奈良県奈良市
    • 年月日
      2007-11-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 128ビットブロック暗号CLEFIAのASIC実装2007

    • 著者名/発表者名
      菅原 健
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2007
    • 発表場所
      奈良県奈良市
    • 年月日
      2007-10-31
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Power analysis against RSA software implementation on a 32-bit microprocessor2007

    • 著者名/発表者名
      Albert Tumewu
    • 学会等名
      平成19年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      青森県弘前市
    • 年月日
      2007-08-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 波形フィルタリングによる暗号モジュールへの高精度電力解析2007

    • 著者名/発表者名
      長嶋 聖
    • 学会等名
      マルチメディア, 分散, 協調とモバイルシンポジウム
    • 発表場所
      三重県鳥羽市
    • 年月日
      2007-07-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 特定入力パターンを用いたRSA暗号ハードウェアの単純電力解析2007

    • 著者名/発表者名
      宮本 篤志
    • 学会等名
      マルチメディア, 分散, 協調とモバイルシンポジウム
    • 発表場所
      三重県鳥羽市
    • 年月日
      2007-07-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] サイドチャネル攻撃標準評価FPGAボードを用いた暗号ハードウェアに対する電力解析実験2007

    • 著者名/発表者名
      菅原 健
    • 学会等名
      マルチメディア, 分散, 協調とモバイルシンポジウム
    • 発表場所
      三重県鳥羽市
    • 年月日
      2007-07-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.aoki.ecei.tohoku.ac.jp/crypto/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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