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2011 年度 実績報告書

サイドチャネル攻撃の限界追及と情報漏洩メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22500008
研究機関電気通信大学

研究代表者

崎山 一男  電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 准教授 (80508838)

研究分担者 太田 和夫  電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (80333491)
キーワード暗号・認証等 / 情報システム / セキュア・コンピューティング / 証明可能安全性 / サイドチャネル解析 / 情報理論的安全性 / PUF (Physical Unclonable Function)
研究概要

本研究では、アクティブ型のサイドチャネル攻撃に分類される故障利用攻撃において、暗号アルゴリズム処理中の任意の中間値をビット単位で操作できる最強のサイドチャネル攻撃能力を有する攻撃者を想定した。H22年度では主にFPGA上に実装された暗号モジュールからのサイドチャネルデータを利用し、故障注入毎の漏洩情報量を算出していた。これに対してH23年度では、情報理論的観点から研究を進め、漏洩情報量の理論値導出に成功した[1]。AESを用いた故障利用攻撃実験の結果とよく一致することを確認している。本成果は、「サイドチャネル識別機の開発」、「情報漏洩モデルの構築」および「暗号プロトコルとの整合性の検証」の3課題が融合した結果生まれた成果であり、これまでの実験データに基づきサイドチャネル情報漏洩量を算出する研究と比べ、学術的・実用的意義は大きいと考える。
情報漏洩メカニズムの解明をさらに進めるため、サイドチャネル情報に測定環境に依存したノイズが混入するような攻撃シナリオを設定した。具体的には、暗号アルゴリズム処理中に攻撃者が行う中間値操作が確率的であると仮定し、最強の攻撃者がサイドチャネル解析において、どの程度のノイズまで許容できるかを定量的に評価するフレーム・ワークを構築した。現実には、全てのサイドチャネル情報が、攻撃者にとって有益であるとは限らず、攻撃者はノイズデータの除去等が可能なサイドチャネル識別機を構築する必要がある。H23年度では、ノイズ耐性を有するサイドチャネル識別機の構築および識別機の利用方法を検討した。これにより、暗号理論からのアプローチで取り扱われる秘密乱数情報との関連性を一層明確にする準備ができたと考える。.
[1]Kazuo Sakiyama,Yang Li,Mitsgu Iwamoto,Kazuo Ohta:Information-Theoretic Approach to Optimal Differential Fault Analysis.IEEE Transactions on Information Forensics and Security 7(1):109-120(2012).

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

最強のサイドチャネル攻撃能力を有する攻撃者を設定する際に、本研究では故障利用解析に着眼し、暗号アルゴリズム処理中の任意の中間値をビット単位で操作できる現実的な攻撃シナリオを設定した。結果、情報理論的観点からサイドチャネル情報漏洩量を導出し、AESを用いた実験結果との一致を確認した。本研究目的である「秘密鍵のライフタイム」の定量化と「情報漏洩のモデル化」について、一定の成果を得られたものと考える。

今後の研究の推進方策

ノイズ入りサイドチャネル情報における攻撃シナリオを追加し、情報漏洩メカニズムの解明をさらに進め、暗号理論の観点によるサイドチャネル攻撃のシナリオとの整合性を明らかにする。ノイズの取り扱いは当初の研究目的にはないものであるが、より現実の暗号システムに合った情報漏洩モデルを構築する上では必要と考える。乱数の取り扱いについては、暗号実装と暗号理論で大きく異なる部分であるため、困難さが伴うことが予想されるが、RFIDなどの暗号アプリケーションにおける乱数、PUF回路へのサイドチャネル攻撃というた実システムを想定し、研究を進めて行く。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Information-Theoretic Approach to Optimal Differential Fault Analysis2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakiyama, Yang Li, Mitsugu Iwamoto, and Kazuo Ohta
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Inf. Forensic Secur.

      巻: Vol.7, No.1 ページ: 109-120

    • DOI

      DOI:10.1109/TIFS.2011.2174984

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential Fault Analysis on Stream Cipher MUGI2011

    • 著者名/発表者名
      Junko Takahashi, Toshinori Fukunaga, and Kazuo Sakiyama
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Fundam. Electron. Commun. Comput. Sci.

      巻: E94-A,No.1 ページ: 242-251

    • DOI

      DOI:10.1587/transfun.E95.A.242

    • 査読あり
  • [学会発表] IRドロップを利用した故障感度解析と高温環境下における影響2012

    • 著者名/発表者名
      小池彩歌, 李陽, 中津大介, 太田和夫, 崎山一男
    • 学会等名
      2012年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2012)
    • 発表場所
      金沢エクセルホテル(石川県金沢市)
    • 年月日
      2012-01-31
  • [学会発表] より強い再暗号化鍵匿名性を満たすプロキシ再暗号化方式2012

    • 著者名/発表者名
      松田和也, 川合豊, 坂井祐介, 太田和夫
    • 学会等名
      2012年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2012)
    • 発表場所
      金沢エクセルホテル(石川県金沢市)
    • 年月日
      2012-01-31
  • [学会発表] マスク対策AESに対する誤り暗号文を用いた故障感度解析~CHES2011での発表のレビュー~2011

    • 著者名/発表者名
      李陽, 太田和夫, 崎山一男
    • 学会等名
      情報セキュリティ研究会(ISEC2011-49)
    • 発表場所
      機会振興会館 (東京都港区)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-14
  • [学会発表] クロック間衝突を用いた楕円曲線暗号実装に対する故障感度解析2011

    • 著者名/発表者名
      阪本光, 李陽, 太田和夫, 崎中一男
    • 学会等名
      情報セキュリティ研究会(ISEC2011-49)
    • 発表場所
      大阪電気通信大学(大阪府寝屋川市)
    • 年月日
      2011-11-15
  • [学会発表] Security of Practical Cryptosystems Using Merkle-Damgard Hash Function in the Ideal Cipher Model2011

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Naito, Kazuki Yoneyama, Lei Wang, Kazuo Ohta
    • 学会等名
      International Conference on Provable Security (ProveSec2011)
    • 発表場所
      Xian Tang cheng Hotel(中国西安)
    • 年月日
      2011-10-17
  • [学会発表] Rebound Attack on 3D Block Cipher2011

    • 著者名/発表者名
      Takuma Koyama, Yu Sasaki, Kazuo Sakiyama, Kazuo Ohta
    • 学会等名
      Triangle Symposium on Advanced ICT 2011 (TriSAI'11)
    • 発表場所
      KAIST(韓国大田市)
    • 年月日
      2011-08-26
  • [学会発表] 共通鍵暗号方式における情報理論的安全性と計算量的安全性の関係2011

    • 著者名/発表者名
      岩本貢, 太田和夫
    • 学会等名
      情報理論研究会(IT2011-5)
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪市)
    • 年月日
      2011-05-20
  • [備考]

    • URL

      http://sakiyama-lab.jp/study/

  • [備考]

    • URL

      http://kjk.office.uec.ac.jp/Profiles/0001/0005380/thesesl.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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