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コア内部の動作情報を特徴量としてサイバー攻撃の検知を行うIoT向けプロセッサ

研究課題

研究課題/領域番号 20K11818
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60070:情報セキュリティ関連
研究機関工学院大学

研究代表者

小林 良太郎  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 教授 (40324454)

研究分担者 嶋田 創  名古屋大学, 情報基盤センター, 准教授 (60377851)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードサイバーセキュリティ / IoT / プロセッサ
研究開始時の研究の概要

本研究ではサイバー攻撃を検知するIoT向けプロセッサを開発します。まず、プログラムの動作に関連する、コア内部の動作情報を特徴量として抽出する手法の開発を行います。つぎに、抽出された特徴量を元に、プログラムの正常動作、サイバー攻撃(不正アクセスやマルウェア実行)による異常動作を、高効率に学習・分類する手法の開発を行います。さらに、サイバー攻撃を検知するIoT向けプロセッサのハードウェアによる実装を行います。

研究成果の概要

IoT向けプロセッサによる不正アクセス対策の研究により、機械学習のアルゴリズムを使うことで高い精度の検知が可能になりました。また、デコイファイルを用いた研究により、低負荷かつ高精度なランサムウェアの検知が可能であることが示されました。これらの成果は、IoT向けのマルウェア対策の強化に大きく貢献しています。

さらに、IoT向けのマルウェア対策に、ハードウェア実装された判別器をLSI上のコアに隣接させました。プログラム実行中に、1命令ごとに悪性か良性かを判定して、最終判定を行います。この研究では、IoT機器に必要な判別器をより省スペースで、消費電力を削減する提案をしました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マルウェア対策の研究では、機械学習を使うことで高精度な検知が可能になり、デコイファイルによって低負荷かつ高精度なランサムウェア検知が可能となりました。これらの成果は、IoT機器への攻撃の脅威が高まる中で、プロセッサによる攻撃検知の重要性を示すものであり、IoT機器のセキュリティ強化に貢献すると言えます。更にLSI上のコアに隣接したハードウェア判別器は、IoTセキュリティにおける重要な一歩となり、今後も注目されることでしょう。IoTセキュリティの課題は多岐にわたり、今後も重要性が高まっていくと予想されます。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Evaluation of implementability in a malware detection mechanism using processor information2022

    • 著者名/発表者名
      Deguchi Mutsuki、Katoh Masahiko、Kobayashi Ryotaro
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 12 号: 2 ページ: 253-269

    • DOI

      10.15803/ijnc.12.2_253

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] IoT-oriented high-efficient anti-malware hardware focusing on time series metadata extractable from inside a processor core2022

    • 著者名/発表者名
      Koike Kazuki、Kobayashi Ryotaro、Katoh Masahiko
    • 雑誌名

      International Journal of Information Security

      巻: - 号: 4 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1007/s10207-021-00577-0

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Koga2022 Dataset: Comprehensive Dataset with Detailed Classification for Network Intrusion Detection Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Sato Hideya、Kobayashi Ryotaro
    • 学会等名
      The 9th International Workshop on Information and Communication Security (WICS 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Low-cost Operation of a Malware Detection Mechanism using Processor Information Targeting the IoT2022

    • 著者名/発表者名
      Deguchi Mutsuki、Katoh Masahiko、Kobayashi Ryotaro
    • 学会等名
      The 9th International Workshop on Information and Communication Security (WICS 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A machine learning-based NIDS that collects training data from within the organization and updates the discriminator periodically and automatically2021

    • 著者名/発表者名
      Hideya Sato, Ryotaro Kobayashi
    • 学会等名
      The 8th International Workshop on Information and Communication Security (WICS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 組織内で学習データを採取し定期的に判別器を更新する機械学習ベースのNIDS2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤秀哉, 林はるか, 小林良太郎
    • 学会等名
      情報処理学会CSEC研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] デコイファイルを用いた暗号化型ランサムウェアの検知とプロセス特定に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      荻原拓海, 小林良太郎, 加藤雅彦
    • 学会等名
      情報処理学会CSEC研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ダミーファイルを用いた暗号化型ランサムウェアの検出と防御に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      荻原拓海, 加藤雅彦, 小林良太郎
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 組織内ネットワークにおけるハニーポットを備えた動的な機械学習ベースのNIDSの作成と予備的評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤秀哉, 林はるか, 小林良太郎
    • 学会等名
      コンピュータセキュリティシンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D画像識別によるマルウェア検知を目的としたプログラムの挙動の可視化に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      山本真生, 小林良太郎, 加藤雅彦
    • 学会等名
      情報処理学会CSEC研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習ベースのNIDSにおける動的な判別器生成に関する検討と予備評価2020

    • 著者名/発表者名
      林はるか, 佐藤秀哉, 小林良太郎
    • 学会等名
      情報処理学会CSEC研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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