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2023 年度 実績報告書

物理複製困難ハードウェアIDに基づく高安全・高信頼な認証システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K19765
研究機関東北大学

研究代表者

上野 嶺  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80826165)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード物理複製困難関数 / ハードウェアセキュリティ / 共通鍵暗号
研究実績の概要

最終年度には,まず,物理複製困難関数 (PUF) から生成した秘密鍵を寿命を効率的に伸ばす証明可能安全な暗号スキームの開発を行った.PUFから生成された秘密鍵を共通鍵暗号で用いる場合,サイドチャネル攻撃など,PUFそのものをターゲットにするのではない攻撃で秘密鍵を詐取される危険が存在する.本年度は,このような攻撃における秘密鍵の漏えいを数学的にモデル化し,そのモデル下で安全性を証明できる,漏えい耐性を有する暗号鍵変換スキームLR4を開発した.LR4は,既存の関連するプリミティブと異なり,「サイドチャネル攻撃に対して非有界に安全な暗号モジュール」という非現実的なモジュールを全く仮定することなく高い漏えい耐性を実現する.また,その実装コストは既存の関連するスキームと比べて1000倍程度小さい.さらに,LR4暗号モジュールの具体的な設計方法も提案し,数値シミュレーションにその妥当性を検証した.
研究機関全体を通じた成果について述べる.まず,初年度には現実のバイアスを有するPUFから極めて低コストに一様乱数を抽出する技術を開発した.PUF出力のエントロピー不足はPUFに基づく認証システムの現実的な脆弱性として考えられていたため,本技術の開発によりPUFの現実世界応用の安全性が飛躍的に向上したと言える.二年度目以降は,PUFから得られる出力(暗号鍵)を現実世界で安全かつ効率的に運用するための暗号技術・認証技術の開発を行った.特に,効率的な認証技術やサイドチャネル攻撃耐性の評価・対策技術の開発を行い,物理的に安全な認証システムの実現における基礎的なプリミティブを確立したといえる.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fallen Sanctuary: A Higher-Order and Leakage-Resilient Rekeying Scheme2023

    • 著者名/発表者名
      Ueno Rei、Homma Naofumi、Inoue Akiko、Minematsu Kazuhiko
    • 雑誌名

      IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems

      巻: 2024 ページ: 264~308

    • DOI

      10.46586/tches.v2024.i1.264-308

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Side-Channel Analysis Against SecOC-Compliant AES-CMAC2023

    • 著者名/発表者名
      Ebina Katsumi、Ueno Rei、Homma Naofumi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs

      巻: 70 ページ: 3772~3776

    • DOI

      10.1109/TCSII.2023.3288278

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiple-Valued Plaintext-Checking Side-Channel Attacks on Post-Quantum KEMs2023

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yutaro、Ueno Rei、Xagawa Keita、Ito Akira、Takahashi Junko、Homma Naofumi
    • 雑誌名

      IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems

      巻: 4 ページ: 473~503

    • DOI

      10.46586/tches.v2023.i3.473-503

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 多値決定木に基づく暗号鍵変換とそのサイドチャネル攻撃対策への応用2024

    • 著者名/発表者名
      上野 嶺
    • 学会等名
      多値論理研究会
  • [学会発表] 漏えい耐性を有する高次暗号鍵変換スキームの提案とその評価2024

    • 著者名/発表者名
      上野 嶺
    • 学会等名
      暗号と情報セキュリティシンポジウム
  • [学会発表] Side-Channel Analysis Against SecOC-Compliant AES-CMAC2023

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno
    • 学会等名
      ISICAS
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple-Valued Plaintext-Checking Side-Channel Attacks on Post-Quantum KEMs2023

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno
    • 学会等名
      CHES
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient DFA-Resistant AES Hardware Based on Concurrent Fault Detection Scheme2023

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno
    • 学会等名
      ISMVL
    • 国際学会
  • [学会発表] Secure Implementation of Post-Quantum Cryptography: Challenges and Opportunities2023

    • 著者名/発表者名
      Rei Ueno
    • 学会等名
      ICISC
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多重部分鍵差分推定に基づく高効率ノンプロファイリング型深層学習サイドチャネル攻撃の検討2023

    • 著者名/発表者名
      田中 陸真
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティ研究会
  • [学会発表] Triviumのアンロールド実装に対するサイドチャネル攻撃の検討2023

    • 著者名/発表者名
      小林 蒼一郎
    • 学会等名
      ハードウェアセキュリティ研究会
  • [学会発表] アンロールド実装されたブロック暗号に対するサイドチャネル攻撃と差分解読の関係性の検討2023

    • 著者名/発表者名
      東 哲平
    • 学会等名
      情報セキュリティ研究会
  • [学会発表] ASCONへのサイドチャネル攻撃における選択関数に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      岩佐 大将
    • 学会等名
      情報セキュリティ研究会

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公開日: 2024-12-25  

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