クラウドFPGAにおける限界性能に達するセキュア高機能暗号回路の開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K17893
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分60070:情報セキュリティ関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 坂本 純一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (70909712)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 高機能暗号 / ペアリング / BN254 / BLS12

研究成果の概要

本研究では、クラウドFPGAの最大性能を発揮する高機能暗号実装を行った。特にBN254及びBLS12_381曲線状のペアリング暗号の高速実装法を提案し、リソース利用率9割という極限環境であっても400MHz程度の高周波数を維持し、先行研究と比較して2～5倍のスループットを達成した。
研究成果は国内学会で発表し、また国際論文誌IEEE TVLSIに採択された。

自由記述の分野

情報セキュリティ

研究成果の学術的意義や社会的意義

高機能暗号のFPGA実装の従来研究の多くにおいて，FPGA回路リソースの数%から数
十%程度しか使用しておらず，回路リソースを全て消費した際の性能について評価した研
究は少ない．また従来研究の多くは100～250MHz程度で動作する実装を提案しており，FPGAの最大動作周波数に迫る性能を発揮する実装も少ない。本研究は，これまでのコストパフォーマンス重視の研究の流れとは異なり，大規模FPGAにおける高機能暗号の性能限界を明らかにすることで，AWS (Amazon WebServices)などの巨大なFPGAをユーザーが利用できるクラウドサービスにおける高機能暗号の普及を促進させるという側面を持つ．