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ガロア体算術演算に基づくVLSIデータパスの形式的設計技術の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 25240006
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関東北大学

研究代表者

本間 尚文  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00343062)

研究分担者 青木 孝文  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80241529)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
32,240千円 (直接経費: 24,800千円、間接経費: 7,440千円)
2016年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2015年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2014年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード計算機システム / LSI設計技術 / ハードウェアセキュリティ / システムオンチップ / VLSI設計技術 / 算術演算回路 / ガロア体
研究成果の概要

本研究では,ガロア体上の算術演算によって構成されるVLSIデータパスの形式的設計技術を開発した.まず,(1)暗号や誤り訂正に多用される多項式基底・正規基底に基づくガロア体上の算術演算回路の形式的表現を考案し,(2)その回路表現に適用可能な計算機代数に基づく形式的検証手法を開発した.次に,(3)その応用として暗号プロセッサデータパスの形式的設計・検証を実現した.具体的には,ISO/IEC国際標準ブロック暗号の一つであるAESを対象として,そのプロセッサデータパスの形式的設計を実現した.さらに,(4)多様な設計仕様に応じてガロア体算術演算回路を自動合成するジェネレータを開発した.

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 20件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 図書 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Power Analysis on Unrolled Architecture with Points-of-Interest Search and Its Application to PRINCE Block Cipher2017

    • 著者名/発表者名
      Ville Yli-Maeyry, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E100.A 号: 1 ページ: 149-157

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.149

    • NAID

      130005180799

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formal Approach for Verifying Galois Field Arithmetic Circuits of Higher Degrees2017

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno, Naofumi Homma, Yukihiro Sugawara, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Computers

      巻: 66 号: 3 ページ: 431-442

    • DOI

      10.1109/tc.2016.2603979

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Power Analysis on Unrolled PRINCE Processor and its Countermeasure2016

    • 著者名/発表者名
      Ville Yli‐Maeyry, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      The 25th International Workshop on Post-Binary ULSI Systems

      巻: - ページ: 22-25

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formal Design of Pipelined GF Arithmetic Circuits and Its Application to Cryptographic Processors2016

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno, Yukihiro Sugawara, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      2016 IEEE 46th International Symposium on Multiple-Valued Logic

      巻: - ページ: 217-222

    • DOI

      10.1109/ismvl.2016.25

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A High Throughput/Gate AES Hardware Architecture by Compressing Encryption and Decryption Datapaths - Toward Efficient CBC-Mode Implementation2016

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno, Sumio Morioka, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Conference on Cryptographic Hardware and Embedded Systems

      巻: - ページ: 538-558

    • DOI

      10.1007/978-3-662-53140-2_26

    • ISBN
      9783662531396, 9783662531402
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved Power Analysis on Unrolled Architecture and Its Application to PRINCE Block Cipher2016

    • 著者名/発表者名
      Ville Yli-Maeyry, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Fourth International Workshop on Lightweight Cryptography for Security & Privacy

      巻: 1 ページ: 148-163

    • DOI

      10.1007/978-3-319-29078-2_9

    • ISBN
      9783319290775, 9783319290782
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Formal Approach to Designing Multiple-Valued Arithmetic Circuits2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Saito, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Journal of Multiple-Valued Logic and Soft Computing

      巻: 24 ページ: 21-34

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formal Design of Galois-Field Arithmetic Circuits Based on Polynomial Ring Representation2015

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno, Naofumi Homma, Yukihisa Sugawara, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      2015 IEEE 45th International Symposium on Multiple-Valued Logic

      巻: 1 ページ: 48-53

    • DOI

      10.1109/ismvl.2015.16

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] System for Automatic Generation of Parallel Multipliers over Galois Field2015

    • 著者名/発表者名
      Yukihisa Sugawara, Rei Ueno, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      IEEE 45th International Symposium on Multiple-Valued Logic

      巻: 1 ページ: 54-59

    • DOI

      10.1109/ismvl.2015.15

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electromagnetic Analysis against Public-Key Cryptographic Software on Embedded OS2015

    • 著者名/発表者名
      Hajime Uno, Sho Endo Naofumi Homma, Yu-ichi Hayashi, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E98.B 号: 7 ページ: 1242-1249

    • DOI

      10.1587/transcom.E98.B.1242

    • NAID

      130005085044

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Efficient GF(2^8) Inversion Circuit Based on Redundant GF Arithmetic and Its Application to AES Design2015

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno, Naofumi Homma, Yukihiro Sugawara, Yasuyuki Nogami, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Cryptographic Hardware and Embedded Systems - CHES 2015

      巻: 1 ページ: 63-80

    • DOI

      10.1007/978-3-662-48324-4_4

    • ISBN
      9783662483237, 9783662483244
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Silicon-level Countermeasure against Fault Sensitivity Analysis and Its Evaluation2014

    • 著者名/発表者名
      S. Endo, Y. Li, N. Homma, K. S akiyama, K. Ohta, D. Fujimoto, M. Nagata, T. Katashita, J. -L. Danger and T. Aoki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems

      巻: PP 号: 8 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1109/tvlsi.2014.2339892

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Multiple-fault Injection Attack by Adaptive Timing Control under Black-box Conditions and a Countermeasure2014

    • 著者名/発表者名
      Sho Endo, Naofumi Homma, Yu-ichi Hayashi, Junko Takahashi, Hitoshi Fuji and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Proceedings of International Workshop on Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design

      巻: 8622 ページ: 214-228

    • DOI

      10.1007/978-3-319-10175-0_15

    • ISBN
      9783319101743, 9783319101750
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Hierarchical Formal Approach to Verifying Side-channel Resistant Cryptographic Processors2014

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Okamoto, Naofumi Homma, Takafumi Aoki and Sumio Morioka
    • 雑誌名

      Proceedings of 2014 IEEE International Symposium on Hardware-Oriented Security and Trust

      巻: 1 ページ: 76-79

    • DOI

      10.1109/hst.2014.6855572

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chosen-message Electromagnetic Analysis against Cryptographic Software on Embedded OS2014

    • 著者名/発表者名
      Hajime Uno, Sho Endo, Yu-ichi Hayashi, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Proceedings of 2014 International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Tokyo

      巻: 1 ページ: 314-317

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Efficient Approach to Verifying Galois-Field Arithmetic Circuits of Higher Degrees and Its Application to ECC Decoders2014

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno, Kotaro Okamoto, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      Proceedings of 2014 IEEE 44th International Symposium on Multiple-Valued Logic

      巻: 1 ページ: 144-149

    • DOI

      10.1109/ismvl.2014.33

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formal Design of Arithmetic Circuits over Galois Fields Based on Normal Basis Representations2014

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Okamoto, Naofumi Homma, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E97.D 号: 9 ページ: 2270-2277

    • DOI

      10.1587/transinf.2013LOP0012

    • NAID

      130004685464

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward Formal Design of Practical Cryptographic Hardware Based on Galois Field Arithmetic2014

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma, Kazuya Saito, and Takafumi Aoki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Computers

      巻: 63 ページ: 2604-2613

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] graph-based approach to designing parallel multipliers over Galois fields based on normal basis representations2013

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Okamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of 43rd International Symposium on Multiple Valued Logic

      巻: 1 ページ: 158-163

    • DOI

      10.1109/ismvl.2013.5

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A hierarchical graph-based approach to generating formally-proofed Galois-field multipliers2013

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Okamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of 2013 PROOFS (Security Proofs for Embedded Systems) Workshop

      巻: 1 ページ: 98-109

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 1階TIに基づく耐タンパー性を有する高効率AES暗号ハードウェアの実装2017

    • 著者名/発表者名
      上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      ロワジールホテル那覇(那覇市)
    • 年月日
      2017-01-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 認証付き暗号の耐タンパー性ガロア体乗算に対するサイドチャネル攻撃2017

    • 著者名/発表者名
      忍田大和,上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      ロワジールホテル那覇(那覇市)
    • 年月日
      2017-01-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アンロールド軽量暗号ハードウェアに対する選択平文型高効率サイドチャネル解析2017

    • 著者名/発表者名
      ヴィッレウリマウル, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      ロワジールホテル那覇(那覇市)
    • 年月日
      2017-01-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多値化PUFに基づく効率的なファジー抽出器の設計2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木麻奈美, 上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      ロワジールホテル那覇(那覇市)
    • 年月日
      2017-01-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 冗長表現に基づく耐タンパー性ガロア体算術演算回路の設計に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      第30回多値論理とその応用研究会
    • 発表場所
      石川県文教会館(金沢市)
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 認証付き暗号のための耐タンパー性ガロア体乗算に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      忍田大和, 上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      第39回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      いわて県民交流センター(盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 物理複製困難関数の多値化とその応用に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木麻奈美, 上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      第39回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      いわて県民交流センター(盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 一般化マスキングスキームに基づく耐タンパー性暗号ハードウェアの自動合成2016

    • 著者名/発表者名
      上野嶺,菅原幸弘,本間尚文,青木孝文,森岡澄夫
    • 学会等名
      2016 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル熊本ニュースカイ(熊本市)
    • 年月日
      2016-01-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 冗長表現に基づく高効率ガロア体算術演算回路の設計2016

    • 著者名/発表者名
      上野嶺,本間尚文,菅原幸弘,野上保之,青木孝文
    • 学会等名
      第29回多値論理とその応用研究会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Hardware security - A New Challenge of Microelectronics2015

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 学会等名
      2015 International Workshop on Emerging Technologies of Microelectronics and Their Application to IoT Paradigm
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Topics on Hardware Security2015

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 学会等名
      2015 International Workshop on Information and Communication Security
    • 発表場所
      札幌市産業振興センター(札幌市)
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CRYPTRECにおける最新の共通鍵暗号性能評価2015

    • 著者名/発表者名
      本間尚文
    • 学会等名
      IoTセキュリティフォーラム
    • 発表場所
      御茶ノ水ソラシティカンファレンスセンター(千代田区)
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチパーティ計算に基づく暗号ハードウェアの形式的設計に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      菅原幸弘, 上野嶺, 本間尚文, 青木孝文
    • 学会等名
      第38回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 暗号システムへのサイドチャネル攻撃とその対策2015

    • 著者名/発表者名
      本間尚文
    • 学会等名
      スマートインフォメディアシステム研究会
    • 発表場所
      関西大学(吹田市)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アンロールアーキテクチャで実装されたPRINCEハードウェアに対する電力解析の検討2015

    • 著者名/発表者名
      ヴィッレウリマウル, 本間尚文, 遠藤翔, 青木孝文
    • 学会等名
      2015 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      リーガロイヤルホテル小倉(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2015-01-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多項式環表現を用いたGF(2^8)合成体逆元演算器の設計2015

    • 著者名/発表者名
      上野嶺, 本間尚文, 菅原幸弘, 青木孝文
    • 学会等名
      2015 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      リーガロイヤルホテル小倉(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2015-01-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロコントローラ上のプログラム制御フローへの故障注入攻撃2015

    • 著者名/発表者名
      梨本翔永, 遠藤翔, 本間尚文, 林優一, 青木孝文
    • 学会等名
      2015 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      リーガロイヤルホテル小倉(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2015-01-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Formally-proofed Cryptographic Processor Design2014

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma
    • 学会等名
      2014 NII Shonan Workshop
    • 発表場所
      湘南国際村(神奈川県・横須賀市)
    • 年月日
      2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ガロア体上の並列乗算器自動生成システムの構築とその評価2014

    • 著者名/発表者名
      菅原幸弘,上野嶺,本間尚文,青木孝文
    • 学会等名
      第37回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多項式環表現されたガロア体上の算術演算回路の形式的設計に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      上野嶺,本間尚文,菅原幸弘,青木孝文
    • 学会等名
      第37回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      関西大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 共通鍵暗号プロセッサの効率的な検証システムの構築2014

    • 著者名/発表者名
      菅原幸弘,上野嶺,本間尚文,青木孝文
    • 学会等名
      平成26年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      山形大学(山形県・米沢市)
    • 年月日
      2014-08-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 誤り訂正符号化回路の形式的設計とその評価

    • 著者名/発表者名
      上野嶺
    • 学会等名
      平成25年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      会津大学(福島県会津若松市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ガロア体算術回路グラフに基づく誤り訂正回路の形式的検証に関する検討

    • 著者名/発表者名
      上野嶺
    • 学会等名
      第36回多値論理フォーラム
    • 発表場所
      姫路市市民会館(兵庫県姫路市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 多様なガロア体上の算術演算に基づく暗号プロセッサの形式的設計手法

    • 著者名/発表者名
      岡本広太郎
    • 学会等名
      2014 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] LED 暗号への単一の故障注入を用いた差分故障解析とその評価

    • 著者名/発表者名
      上野嶺
    • 学会等名
      2014 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 組込みOS上に実装された公開鍵暗号ソフトウェアに対する電磁波解析攻撃

    • 著者名/発表者名
      宇野甫
    • 学会等名
      2014 年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • 発表場所
      城山観光ホテル(鹿児島県鹿児島市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Smart Card Research and Advanced Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma, and Marcel Medwed
    • 総ページ数
      287
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Special Issue on Emerging Topics in Multiple-Valued Logic and Applications, IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems2016

    • 著者名/発表者名
      Vincent Gaudet, Jon T. Butler, Robert Wille, and Naofumi Homma
    • 総ページ数
      100
    • 出版者
      IEEE Circuits and Systems Society
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 2015 Workshop on Fault Diagnosis and Tolerance in Cryptography2015

    • 著者名/発表者名
      Naofumi Homma and Victor Lomne
    • 総ページ数
      109
    • 出版者
      IEEE Computer Society
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 電子情報通信学会学会誌2015

    • 著者名/発表者名
      林優一,本間尚文,青木孝文,曽根秀昭
    • 総ページ数
      96
    • 出版者
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東北大学電気通信研究所環境調和型セキュア情報システム研究分野

    • URL

      http://www.ecsis.riec.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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