Comprehensive security evaluation for side-channel attacks by evaluating the amount of information leakage

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K11886
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60070:Information security-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: KAJI Yuichi 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (70263431)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: サイドチャネル攻撃 / 漏洩情報量 / 情報理論 / 耐量子暗号技術 / ハッシュベース署名 / ハッシュパズル / 量子アルゴリズム

Outline of Final Research Achievements

A side-channel attack focuses on side information emitted from the system unintentionally and is regarded as a serious threat to many practical computer systems. For the comprehensive evaluation of security against side-channel attacks, this study develops a means to evaluate the amount of information that leaks out from the system.
Investigations are made to derive formulas for the amount of leaked information in a classic (non-quantitative) framework, and some measures are proposed to reduce the amount in several side-channel attacks. The study also focuses on the relationship between the subject and quantum computers and investigates post-quantum crypt techniques and quantum algorithms also.

Free Research Field

情報セキュリティ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

実用的なシステムやプログラムを対象として漏洩情報量を具体的に計算することは，きわめて難しい．本研究では，自然に導かれる前提条件から計算機の動作を数学的にモデル化し，同モデルに基づいて漏洩する情報の量を定量化・具体化することに成功している．また，キャッシュ攻撃等のサイドチャネル攻撃への対策提案，符号ベース暗号に関するアルゴリズム開発等，周辺の関連分野に対しても貢献を行うことができた．さらに，ポスト量子時代を見据え，耐量子安全な暗号関連技術の開発や量子アルゴリズムの計算量評価等にも取り組み，研究開始時点からの社会状況の変化等に対し柔軟に対応し，次世代の研究の礎となる結果を与えることができた．