| 研究課題/領域番号 |
16K00072
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
市川 周一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70262855)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 難読化 / FPGA / セキュリティ |
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| 研究実績の概要 |
平成28年度計画では，（1）保護レベルの定量化，（2）論理回路化する部分の選択手法，（3）実装を考慮した保護手法，が研究項目となっている．
保護レベルの定量化については，まずソフトウェアの評価手法から検討する必要がある．調査の結果LLVMを評価基盤として採用し，C言語ソフトウェアを中間形式IRに変形してから，IRを難読化するプログラム（A）とIRの複雑度を評価するプログラム（B）を作成することにした．プログラム(A)はIRを入力しIRを出力するため，LLVMではPathと呼ばれるプログラムになる．LLVMを採用することにより，Cコンパイラの基盤に難読化パスを組み込むことが可能になり，実行時の動的プロファイル収集や実行速度評価も可能になる．また，High Level Synthesis (HLS)を利用して，C言語からハードウェアを生成して論理規模と性能の評価をすることもできる．プログラム(A)(B)は現在も開発中である．
実装を考慮した保護手法については，実装基盤としてXilinx HLSを採用することとし，難読化前のC言語プログラムの一部をハードウェア（周辺回路）として実装する手法を試みた．PLC命令列をC言語プログラムに変換し，HLSで周辺回路のハードウェアを生成してから，ARMプロセッサ搭載のFPGA上に実装・評価した．その結果，上記の方法でハードウェアが動作することが確認され，ハードウェア量と速度の評価結果が得られた．ただし周辺回路とのデータ転送が性能ボトルネックとなるため，周辺回路による実行は，ARMプロセッサによるソフトウェア実行に比べて4～50倍の実行時間を要することが判明した．本成果は国際会議ISIE 2017に採録され，29年度6月に発表予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
目標(1)保護レベルの定量化と目標(2)論理回路化する部分の選択手法については，研究実績の概要欄で述べた通り，実現手法の検討を終わりプログラム(A)(B)を開発中であるので，一定の進捗はあったといえる．しかし未だ定量的結果を発表するには至っていないので，平成29年度に開発を推進し，定量的評価結果を得る必要がある．
目標（3）実装を考慮した保護手法については，PLCプログラムをハードウェア化してFPGA上の周辺回路として実装することができた．実際に性能を測定した結果，周辺回路の性能はARMプロセッサによるソフトウェア実行の10倍であるが，周辺回路にデータを送り結果を回収するオーバヘッドにより，ARMプロセッサ上でのソフトウェア実行の4～50倍の実行時間を要することがわかった．これらの評価は，SW/HW協調難読化を実現するための基礎的実験・評価の結果であるから，目標（3）は当初予定（手法の検討）以上の進捗（試験的実装評価）を達成したといえる．
以上の点からみて，目標(1)(2)は予定より遅れ気味であるが進捗があり，目標(3)は予定以上の進捗があったといえる．総合的には，概ね予定通りの進捗であるといえる．
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| 今後の研究の推進方策 |
目標（1）（2）については，開発中のプログラム(A)(B)の実装を急ぎ，平成29年度中に試験的評価を行って評価結果を発表する予定である．本項目の一部を大学院生（修士課程）の論文テーマに割り当てる予定であるため，開発を分担して作業を加速できると考えている．
目標（3）については，システムへの実装評価方法は28年度でめどがついたため，次はHW/SW協調難読化の手法について具体的に検討し，プログラム(A)(B)を拡張してHW/SW協調難読化の試験的実装を行う必要がある．
いずれの目標についても，プログラム(A)(B)および難読化等の追加プログラム開発が最優先課題となる．それが進捗すれば，平成29年度以降の目標(4)ハードウェア特殊化の保護手法への適用も検討できるようになり，また目標（5）現実的な問題への適用も視野に入る．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成28年度春の計画では，28年度中に研究成果を国際会議あるいは論文誌で発表し，その参加費および掲載料を科研費で支出する予定であった．幸いに国際会議論文と学術論文が各１本採録されたが，国際会議は29年6月開催，論文誌掲載は29年7月予定であるため，予算の執行は29年度に持ち越された．
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年6月開催の国際会議ISIE2017に参加するため，（概算）旅費329,640円，参加費84,027円を支出する．論文出版費については未だ請求書が来ないため，平成29年度分の科研費で支払う予定である．
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