IoT時代の遠隔操作型・自律型移動システムにおける安全かつ高信頼な通信の実現

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H01723
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 野上 保之 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60314655)
• 研究分担者: 日下 卓也 (甲本卓也) 岡山大学, 自然科学研究科, 講師 (00336918) ; 五百旗頭 健吾 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (10420499) ; 荒木 俊輔 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (20332851) ; 籠谷 裕人 岡山大学, 自然科学研究科, 講師 (50271060) ; 前山 祥一 香川大学, 創造工学部, 教授 (50292537) ; 中西 透 広島大学, 工学研究科, 教授 (50304332) ; 亀川 哲志 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 講師 (80432623) ; 上原 聡 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (90213389)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: IoTセキュリティ / リアルタイム処理 / 遠隔・駆動システム / 暗号セキュリティ / 機器認証 / 鍵更新

研究実績の概要

(1)システムに適応した暗号化手法の開発、(2)セキュア通信プロトコルの開発、(3)高信頼なデータ通信の開発と実装、(4)遠隔操作型・自律型移動ロボットによる実証実験、それぞれ以下のような研究開発を進めた。まず(1)については、ECUなどによる接続や機器の偽装を防止するため、公開鍵暗号による認証を検討した。具体的には、楕円曲線暗号（ECC）とペアリング暗号を用いることで、秘密鍵漏洩時の対策としての鍵交換方式の検討を行った。リアルタイム性を大きく損なうことが見込まれたが、RaspberryPiを使用して1秒を切る程度の処理時間であった。(2)については、車載ネットワークにおける改ざん検知手法として、準同型性をもつMACが適していると考え、準同型共通鍵暗号SymPCを利用した手法を提案し、擬似乱数列を共有することにより短いMAC値で送信できる手法を考えた。(3)については、暗号回路のサイドチャネル攻撃対策として、S-BoxをLUT実装したAES回路に対して乱数によるマスキング対策を実装し、サイドチャネル攻撃耐性を評価し、最高レベルの安全性であるLevel 4をクリアすることを示した。電流注入プローブを用いた妨害波パルスに対するCAN送受信器の挙動試験系を構築し、一部の条件においてプロトコルと異なる挙動も確認された。(4)については、独立二輪駆動タイプの遠隔操作型の移動ロボットに前年度の実験系を組み込んで、セキュリティ対策の有用性を実証するための一連のデモンストレーションを実施し、SHA-1あるいはChaskeyによる認証を実装したCAN通信により、バスオフ攻撃が成立したとしても、その後に攻撃ノードから発行されるコマンドでロボットが乗っ取られることを防ぐことができることを確認した。遠隔操作性に影響を与える遅延時間について400msecに収まるべきという指針を得た。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Distribution of digit patterns in multi-value sequence over the odd characteristic field (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kodera, T. Miyazaki, Md.A. Khandaker, T. Kusaka, A. Md. Arshad, Y. Nogami, and S. Uehara
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: vol. E101-A, No. 9 ページ: pp. 1525-1536
  • DOI: 10.1587/transfun.E101.A.1525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear complexity of geometric sequences defined by cyclotomic classes and balanced binary sequences constructed by the geometric sequences (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Tsuchiya, C. Ogawa, Y. Nogami, and S. Uehara,
  • 雑誌名: IEICE Trans. Fundamentals 巻: vol. E101-A, No. 12 ページ: pp. 2382-2391
  • DOI: 10.1587/transfun.E101.A.2382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation between the Irreducible Polynomials that Generates the Same Binary Sequence Over Odd Characteristic Field (2018)
  • 著者名/発表者名: Md. Arshad Ali, Yuta Kodera, Taehwan Park, Takuya Kusaka, Yasuyuki Nogami, and Howon Kim
  • 雑誌名: Journal of Information and Communication Convergence Engineering 巻: vol. 16(3) ページ: pp. 166-172
  • DOI: 10.6109/jicce.2018.16.3.166
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Recognition of parking spaces on dry and wet road surfaces using received light intensity of laser for ultra small EVs (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kamiyama, Shoichi Maeyama, Kazuya Okawa, Keigo Watanabe and Yasuyuki Nogami
  • 学会等名: Proceedings of the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, pp.494-501, Paris, France, January 14-16, 2019.
  • 国際学会
• [学会発表] 移動ロボットの取得したカメラ画像を用いたDeep Learningによる物体認識システムの試作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松村 有人，亀川 哲志，五福 明夫
  • 学会等名: 第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2018)，3C2-08，大阪(2018.12.15)
• [学会発表] Investigation of Reaction of Error Control of CAN Protocol in Case of Electromagnetic Disturbance Injection (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryunosuke Isshiki, Takuya Kusaka, Kengo Iokibe, Yasuyuki Nogami
  • 学会等名: 電子情報通信学会環境電磁工学研究会, EMCJ2017-92, pp. 25-30, 岡山県倉敷市, Jan. 2018.
• [学会発表] Investigation of CAN Transceiver and Controller Response to Electromagnetic Disturbance by Using Current Injection Probe (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryunosuke Isshiki, Kengo Iokibe, Takuya Kusaka, Tetsushi Kamegawa, Yasuyuki Nogami
  • 学会等名: EMC Joint Workshop 2018, Daejeon, EMCJ2018-59, pp. 23-28, Daejeon, Korea, Nov. 2018.
• [学会発表] Evaluating the maximum order complexity of a uniformly distributed sequence over odd characteristic (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kodera, T. Kusaka, T. Miyazaki, Y. Nogami, S. Uehara, and R. Morelos-Zaragoza,
  • 学会等名: Proc. of 2018 Intern. Conference. on Consumer Electronics - Taiwan (ICCE-TW), pp. 147-148, Taichung, May 19-May 21, 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] Randomness of binary sequences with long period by combining m-sequence and Knuth's quadratic congruential sequence (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Kawase, T. Miyazaki, S. Araki, S. Uehara, and Y. Nogami,
  • 学会等名: Proc. of 2018 Intern. Conference. on Consumer Electronics - Taiwan (ICCE-TW), pp. 149-150, Taichung, May 19-May 21, 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] A construction method of a binary sequence using a logistic map over $F_p$ for IoT device (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Nagano, T. Miyazaki, S. Uehara, and Y. Nogami,
  • 学会等名: Proc. of 2018 Intern. Conference. on Consumer Electronics - Taiwan (ICCE-TW), pp. 151-152, Taichung, May 19-May 21, 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] A study on computational methods of the logistic map over integers for a pseudorandom number generator (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Araki, H. Muraoka, T. Miyazaki, S. Uehara, and K. Kakizaki,
  • 学会等名: Proc. of 2018 Intern. Symp. on Inform. Theory and Its Applications, Tu-PM-2-4, pp.~486-490, Singapore, Oct. 28-Oct. 31, 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] A p-adic analysis of periodic properties for Knuth's quadratic congruence sequences (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki, S. Araki, K. Kawase, H. Muraoka, Y. Nogami, and S. Uehara,
  • 学会等名: Proc. of 2018 Intern. Symp. on Inform. Theory and Its Applications, We-AM-Poster, p.~500, Singapore, Oct. 28-Oct. 31, 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] 擬似乱数生成器のための二次合同系列の周期による分類に関する一考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 武、荒木俊輔、川瀬航平、村岡英之、野上保之、上原 聡,
  • 学会等名: 第4回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ予稿集, pp. 30-31, 萩, 9月27日-9月28日, 2018年.
• [学会発表] 整数上のテント写像とロジスティック写像におけるビット毎の$0/1$の出現確率," (2018)
  • 著者名/発表者名: 村岡英之、荒木俊輔、宮崎 武、上原 聡、硴崎 賢一,
  • 学会等名: 第4回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ予稿集, pp. 32-35, 萩, 9月27日-9月28日, 2018年.
• [学会発表] 擬似乱数生成器に向けた整数上のロジスティック写像における計算方法の違いが与える 影響に関する一考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒木 俊輔，村岡 英之，宮崎 武，上原 聡，硴崎 賢一,
  • 学会等名: 第41回情報理論とその応用シンポジウム予稿集, no. 5.2.2, pp. 309-314, いわき, 12月18-12月21日 2018年.
• [学会発表] Design of a message authentication protocol for CAN FD based on Chaskey lightweight MAC (2018)
  • 著者名/発表者名: G.Carel, R.Isshiki, T.Kusaka, Y.Nogami and S.Araki,
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Workshop on Parallel and Distributed Algorithms and Applications, Gifu, Japan, November 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] A Study on the Parameter of the Distinguished Point Method in Pollard’s Rho Method for ECDLP (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Ikuta, S. Joichi, K. Kobayashi, M. A. Khandaker, T. Kusaka and Y. Nogami
  • 学会等名: Proceedings of the International Symposium on Information Theory and Its Applications, pp.660-664, Singapore, SGP, October 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] A Study on the Parameter Size of the Montgomery Trick for ECDLP (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Ikuta, S. Joichi, K. Kobayashi, M. A. Khandaker, T. Kusaka and Y. Nogami
  • 学会等名: Proceedings of the International Symposium on Information Theory and Its Applications, pp.655-659, Singapore, SGP, October 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] A Study on Computational Methods of the Logistic Map over Integers for a Pseudorandom Number Generator (2018)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Araki, Hideyuki Muraoka, Takeru Miyazaki, Satoshi Uehara and Ken’ichi Kakizaki
  • 学会等名: Proc. of 2018 International Symposium on Information Theory and its Applications (ISITA2018), pp. 486-490, 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] 擬似乱数生成器に向けた整数上のロジスティック写像における計算方法の違いが与える影響に関する一考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒木俊輔, 村岡英之, 宮崎武, 上原聡, 硴崎賢一
  • 学会等名: 第41回情報理論とその応用シンポジウム予稿集, pp. 309-314, 2018.
• [学会発表] IoT向け属性ベースグループ鍵共有プロトコルの実装 (2018)
  • 著者名/発表者名: 椿雄介,中西透
  • 学会等名: 情処研報コンピュータセキュリティ(CSEC)研究会, 2018-CSEC-83(13), 2018年12月.
• [学会発表] CAN通信における階層構造に基づいた鍵管理プロトコルの実装 (2018)
  • 著者名/発表者名: 並木聖,中西透
  • 学会等名: 平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会， 2018年10月．
• [学会発表] Development of an Omnidirectional Cooperative Transportation System Using Two Mobile Robots with Two Independently Driven Wheels (2018)
  • 著者名/発表者名: Masanari Morishita, Shoichi Maeyama, Yasuyuki Nogami, and Keigo Watanabe
  • 学会等名: Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, pp.1707-1711, 2018.
  • 国際学会
• [備考] IoT時代の遠隔操作型・自律型移動システムにおける安全かつ高信頼な通信の実現
  • URL: http://isec.ec.okayama-u.ac.jp/kagaku-jp%e7%a7%91%e7%a0%94%ef%bc%9a%e5%9f%ba%e7%9b%a4a-2016-2018/