| 研究課題/領域番号 |
22K17893
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分60070:情報セキュリティ関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
坂本 純一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (70909712)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 高機能暗号 / ペアリング / BN254 / BLS12 / 楕円曲線 / 剰余乗算 / FPGA / クラウド / 暗号 / 乗算器 / 高速実装 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまでにFPGAを使った高機能暗号高速化の研究が進められているが，それらの多くは100MHzから250MHz程度で動作しており，FPGAの最大動作周波数（典型的には500MHz以上）までには大きな開きがある．また従来の研究の多くは比較的小規模実装が多く，大規模FPGAの回路リソースのわずか数%程度しか回路リソースを使っていない．
本研究ではFPGAの限界性能である動作周波数500MHzに迫り，かつ利用できる限りの回路リソースを消費してスループットを極限まで高めた超高性能高機能暗号回路を開発する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、クラウドFPGAの最大性能を発揮する高機能暗号実装を行った。特にBN254及びBLS12_381曲線状のペアリング暗号の高速実装法を提案し、リソース利用率9割という極限環境であっても400MHz程度の高周波数を維持し、先行研究と比較して2～5倍のスループットを達成した。
研究成果は国内学会で発表し、また国際論文誌IEEE TVLSIに採択された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高機能暗号のFPGA実装の従来研究の多くにおいて，FPGA回路リソースの数%から数
十%程度しか使用しておらず，回路リソースを全て消費した際の性能について評価した研
究は少ない．また従来研究の多くは100～250MHz程度で動作する実装を提案しており，FPGAの最大動作周波数に迫る性能を発揮する実装も少ない。本研究は，これまでのコストパフォーマンス重視の研究の流れとは異なり，大規模FPGAにおける高機能暗号の性能限界を明らかにすることで，AWS (Amazon WebServices)などの巨大なFPGAをユーザーが利用できるクラウドサービスにおける高機能暗号の普及を促進させるという側面を持つ．
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