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エッジ連携と秘密計算の自律協調に基づく超高信頼IoTプラットフォームの提案

研究課題

研究課題/領域番号 19H04101
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60060:情報ネットワーク関連
研究機関東邦大学

研究代表者

佐藤 文明  東邦大学, 理学部, 教授 (40273164)

研究分担者 金岡 晃  東邦大学, 理学部, 准教授 (00455924)
白鳥 則郎  中央大学, 研究開発機構, 機構教授 (60111316)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードエッジコンピューティング / IoT / 負荷分散 / 秘密計算 / 分散処理 / IoTプラットフォーム / 秘密分散 / ゲーム理論
研究開始時の研究の概要

IoTサービスにおいてリアルタイム性が必要とされるサービスでは、センサ等の端末に近い位置でデータを処理するエッジコンピューティングが注目されている。また、エッジサーバの負荷の集中に対応したエッジ間連携が提案されている。しかし、既存のエッジ間連携では情報漏洩リスクが解消できない、クラウドとエッジ間の役割の固定化、プロバイダをまたがるエッジの負荷分散ができないといった喫緊の課題がある。本研究では、プロバイダをまたがる多数(数万台規模)のエッジノードから適切なエッジを選択し、秘密情報を漏洩することなく適切に配分し、同時に負荷分散を実現する超高信頼IoTプラットフォームを確立する。

研究成果の概要

本研究では、エッジコンピューティングにおいて高い信頼性と安全性を提供することで、超高信頼型IoTプラットフォームを形成することができた。本研究の特徴は、秘密計算をエッジ・クラウド間で分散することができ、セキュリティ的に安全な状態でIoTシステムや分散システムを構築できることである。本研究では、クラウドとエッジの負荷状況に応じて役割分担をすることで動的に負荷を分散できた。また、IoTシステムの例として、電動車いすの自動運転制御や、車両前方画像の認識による危険車両検知・アラートシステムの構築などに適用できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、近年普及しつつあるクラウドを用いたIoTシステム開発において、遅延や負荷の集中の問題を解決するための研究である。この問題を解決するため、エッジとクラウドを連携させ、適切に役割分担や負荷分散をする方法の研究を実施した。また、複数のエッジやクラウドを活用するため、データの流出を考慮して、秘密計算を使ってデータを扱う方法の研究を行っていることが、この研究の特徴である。秘密計算を使った機械学習の研究により、データ流出に強い機械学習システムの構築が可能となっている。これらの成果は、クラウド・エッジ連携システム上のIoTシステム開発にとって重要な成果である。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 18件)

  • [雑誌論文] Visibility graph entropy based radiometric feature for physical layer identification2022

    • 著者名/発表者名
      Shuiguang Zeng, Yin Chen, Xufei Li, Jinxiao Zhu, Yulong Shen, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Ad Hoc Networks

      巻: 127 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.adhoc.2022.102780

    • 関連する報告書
      2021 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] Secure and Energy-Efficient Precoding for MIMO Two-way Untrusted Relay Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Shuangrui Zhao, Jia Liu, Yulong Shen, Xiaohong Jiang, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics and Security

      巻: 16 ページ: 3371-3386

    • DOI

      10.1109/tifs.2021.3080088

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Learning algorithms for vector quantization using vertically partitioned data with IoT2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima, Norio Shiratori
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 26 号: 3 ページ: 283-290

    • DOI

      10.1007/s10015-021-00683-1

    • 関連する報告書
      2021 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] Wi-Fi RTTと機械学習を用いた位置推定の提案と評価2021

    • 著者名/発表者名
      長沼慶弥,佐藤文明
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 62 ページ: 465-474

    • NAID

      170000184378

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] QoS-AwareSecureRoutingDesign for Wireless Networks with Selfish Jammers2021

    • 著者名/発表者名
      YangXu,JiaLiu,YulongShen,XiaohongJiang,YushengJi,andNorioShiratori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 1 号: 8 ページ: 4902-4916

    • DOI

      10.1109/twc.2021.3062885

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Secure Beamforming for Full-Duplex MIMO Two-Way Untrusted Relay Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Shuangrui Zhao, Jia Liu, Yulong Shen, Xiaohong Jiang and Norio Shiratori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics & Security

      巻: 15 ページ: 3775-3790

    • DOI

      10.1109/tifs.2020.3001733

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Link Selection for Security-QoS Tradeoffs in Buffer-Aided Relaying Networks2020

    • 著者名/発表者名
      He Ji、Liu Jia、Shen Yulong、Jiang Xiaohong、Shiratori Norio
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics and Security

      巻: 15 ページ: 1347-1362

    • DOI

      10.1109/tifs.2019.2939738

    • 関連する報告書
      2019 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] IoT に対するクラスタリングの安全で高速な学習法2019

    • 著者名/発表者名
      宮島洋文,宮島廣美,白鳥則郎
    • 雑誌名

      バイオメディカル・ファジィ・システム学会誌

      巻: 21 ページ: 9-16

    • NAID

      130007998421

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Stackelberg Game-based Secure Communication in SWIPT-enabled Relaying Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Yang Xu, Jia Liu, Hiroki Takakura, Zhao Li, Yusheng Ji, Norio Shiratori
    • 学会等名
      IEEE ICC 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved Vanishing Point Accuracy by Integrating Vehicle Detection and Segmentation2022

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Sato, Takamasa Koshizen
    • 学会等名
      The 33rd IEEE Intelligent Vehicles (IEEE IV 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Augmented Triplet Network for Individual Organism and Unique Object Classification for Reliable Monitoring of Ezoshika Deer2021

    • 著者名/発表者名
      Yojiro Harie, Sangam Babu Neupane, Bishnu Prasad Gautam, Shiratori Norio
    • 学会等名
      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Proposal of Novel Firewall Application and Mitigation of Flooding Attack on SDN Network2021

    • 著者名/発表者名
      Bishnu Prasad Gautam, Yubaraj Gautam, Kazuhiko Sato and Norio Shiratori
    • 学会等名
      2021 InternationalConference on Networking and Network Applications (NaNA 2021 )
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Securely Distributed Computation with Divided Data for Particle Swarm Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima, and Norio Shiratori
    • 学会等名
      The 28th International MultiConference of Engineers and Computer Scientists (IMECS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Federated Learning with Divided Data for BP2021

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima, and Norio Shiratori
    • 学会等名
      The 28th International MultiConference of Engineers and Computer Scientists (IMECS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Division Impossibility in the Lightweight N-party Secure Function Evaluation for Cloud-Edge Computing Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Taki, Shigeru Fujita, Norio Shiratori
    • 学会等名
      International Workshop on Informatics (IWIN2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Digital-Ji-in2021

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Fujita, Yutaro Taki, Yotaro Miyanishi, Tokuyasu Kakuta, Masahiro Hiji, Kenji Sugawara, Norio Shiratori, Cloud Moulin and Thierry Digel
    • 学会等名
      The 2021 IEEE 24th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design (IEEE CSCWD 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicting motorcycle riding behavior using vehicle density variation2021

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Koshizen, Fumiaki Sato, Ryoka Oishi, and Kazuhiko Yamakawa
    • 学会等名
      The 32nd IEEE Intelligent Vehicles Symposium Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noble Inheritance Mechanism of Digital Content for “Digital-Ji-in”2020

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hiji, Yuichi Hashi, Kazuhiko Kikuchi, Shigeru Fujita, Yotaro Miyanishi, Norio Shiratori
    • 学会等名
      The Eighth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SUESSA: Sustainable & Ultra-Elastic Stack Security Architecture for Securing IoT Networks of Future Smart Cities2020

    • 著者名/発表者名
      Bishnu Prasad Gautam and Norio Shiratori
    • 学会等名
      The Eighth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simplified Security Learning using Vertically Partitioned Data with IoT2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima and Noritaka Shigei and Hiromi Miyajima and Norio Shiratori
    • 学会等名
      2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Application (NOLTA 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast and Secure Learning Algorithms for Classification Problems using Vertically Partitioned Data with IoT2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Noritaka Shigei, Hiromi Miyajima and Norio Shiratori
    • 学会等名
      25th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 25th 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 密分散法が切り開くデジタルコンテンツの相続 -デジタル寺院の実現に向けて-2020

    • 著者名/発表者名
      樋地正浩,橋祐一,菊池一彦,藤田茂,宮西洋太郎,白鳥則郎
    • 学会等名
      平成31年度情報処理学会東北支部研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fast and Secure Back-Propagation Learning using Vertically Partitioned Data with IoT2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Miyajima, Hiromi Miyajima and Norio Shiratori
    • 学会等名
      2019 Seventh International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Novel Hierarchical Edge Computing Solution Based on Deep Learning for Distributed Image Recognition in IoT System2019

    • 著者名/発表者名
      Nitis Monburinon, Salahuddin Muhammad Salim Zabir, Natthasak Vechprasit, Satoshi Utsumi, and Norio Shiratori
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Information Technology(InCIT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Machine Learning Framework for Edge Computing to Improve Prediction Accuracy in Mobile Health Monitoring2019

    • 著者名/発表者名
      Sigdel Shree Ram , Bernady Apduhan, Norio Shiratori
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Computational Science and its Applications( ICCSA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric Wheel Chair Control by AR Marker Detection and Object Recognition from Smartphone Image2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Sato, Takamasa Koshizen
    • 学会等名
      6Th ITS World Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identifying Traffic Congestion Precursors by Object Detection with Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Koshizen, Kazuhiko Yamakawa, Fumiaki Sato
    • 学会等名
      26Th ITS World Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 渋滞予兆検知みえる化を活用した交通流制御シミュレーション評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤文明,中島悠,越膳孝方
    • 学会等名
      第17回ITSシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ビットコインにおけるデジタル署名の乱数分析2019

    • 著者名/発表者名
      坂間 潤一郎, 金岡 晃
    • 学会等名
      情報処理学会コンピュータセキュリティ(CSEC)研究会 2019-CSEC-87(3)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 軽量Nパーティー秘匿関数計算の文字列検索拡張2019

    • 著者名/発表者名
      滝 雄太郎, 藤田 茂, 宮西 洋太郎, 樋地 正浩, 白鳥 則郎
    • 学会等名
      マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2019)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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