2025/06/03 更新

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ノガミ ヤスユキ
野上 保之
NOGAMI Yasuyuki
所属
環境生命自然科学学域 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学) ( 信州大学 )

研究キーワード

  • Information Security

  • Cryptography

  • Information Theory

  • Elliptic curve cryptography

  • Random Numbers

  • Post Quantum Cryptography

  • Pairing-based Cryptography

  • IoT Security

  • Homomorphic Encryption

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 通信工学  / 情報セキュリティ

  • 情報通信 / 情報セキュリティ  / 暗号技術

学歴

  • 信州大学博士課程   工学系研究科   システム開発工学

    1996年4月 - 1999年3月

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    国名: 日本国

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  • 信州大学修士課程   工学系研究科   電気電子工学専攻

    1994年4月 - 1996年3月

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  • 信州大学   Faculty of Engineering   Electrical and Electronic Engineering

    1990年4月 - 1994年3月

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    国名: 日本国

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経歴

  • 岡山大学・学術研究院・環境生命自然科学学域 教授

    2023年4月 - 現在

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  • 岡山大学グリーンイノベーションセンター   グリーンバイデジタル部門   部門長

    2022年4月 - 現在

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  • 岡山大学   DX推進・情報セキュリティ担当副理事

    2021年4月 - 現在

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  • 岡山大学自然科学研究科 教授

    2017年4月 - 2023年3月

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  • 岡山大学自然科学研究科 准教授

    2010年4月 - 2017年3月

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所属学協会

  • IEEE

    1999年6月 - 現在

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  • 電子情報通信学会

    1996年6月 - 現在

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委員歴

  • 電子情報通信学会 情報理論研究会   委員長  

    2024年5月 - 2026年4月   

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    団体区分:学協会

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  • おかやまデジタルイノベーション創出プラットフォーム   会長  

    2024年4月 - 現在   

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  • セキュアIoTプラットフォーム協議会   会員  

    2023年 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 電子情報通信学会 情報理論研究専門委員会   副委員長  

    2022年5月 - 2024年4月   

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    団体区分:学協会

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  • 電子情報通信学会   基礎・境界ソサイエティ 特別委員  

    2019年6月 - 2021年6月   

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論文

  • Optimizing IoT Intrusion Detection Using Balanced Class Distribution, Feature Selection, and Ensemble Machine Learning Techniques

    Muhammad Bisri Musthafa, Samsul Huda, Yuta Kodera, Md Arshad Ali, Shunsuke Araki, Jedidah Mwaura, Yasuyuki Nogami

    Sensors   24 ( 13 )   2024年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Internet of Things (IoT) devices are leading to advancements in innovation, efficiency, and sustainability across various industries. However, as the number of connected IoT devices increases, the risk of intrusion becomes a major concern in IoT security. To prevent intrusions, it is crucial to implement intrusion detection systems (IDSs) that can detect and prevent such attacks. IDSs are a critical component of cybersecurity infrastructure. They are designed to detect and respond to malicious activities within a network or system. Traditional IDS methods rely on predefined signatures or rules to identify known threats, but these techniques may struggle to detect novel or sophisticated attacks. The implementation of IDSs with machine learning (ML) and deep learning (DL) techniques has been proposed to improve IDSs’ ability to detect attacks. This will enhance overall cybersecurity posture and resilience. However, ML and DL techniques face several issues that may impact the models’ performance and effectiveness, such as overfitting and the effects of unimportant features on finding meaningful patterns. To ensure better performance and reliability of machine learning models in IDSs when dealing with new and unseen threats, the models need to be optimized. This can be done by addressing overfitting and implementing feature selection. In this paper, we propose a scheme to optimize IoT intrusion detection by using class balancing and feature selection for preprocessing. We evaluated the experiment on the UNSW-NB15 dataset and the NSL-KD dataset by implementing two different ensemble models: one using a support vector machine (SVM) with bagging and another using long short-term memory (LSTM) with stacking. The results of the performance and the confusion matrix show that the LSTM stacking with analysis of variance (ANOVA) feature selection model is a superior model for classifying network attacks. It has remarkable accuracies of (Formula presented.) and (Formula presented.) and overfitting values of (Formula presented.) and (Formula presented.) on the two datasets, respectively. The model’s ROC is also shaped with a sharp bend, with AUC values of (Formula presented.) and (Formula presented.) for the UNSW-NB15 dataset and the NSL-KD dataset, respectively.

    DOI: 10.3390/s24134293

    Scopus

    PubMed

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  • Optimizing IoT Intrusion Detection Using Balanced Class Distribution, Feature Selection, and Ensemble Machine Learning Techniques.

    Muhammad Bisri Musthafa, Samsul Huda, Yuta Kodera, Md. Arshad Ali, Shunsuke Araki, Jedidah Mwaura, Yasuyuki Nogami

    Sensors   24 ( 13 )   4293 - 4293   2024年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/s24134293

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  • Tolerance Evaluation Against Deep Learning Side-Channel Attack on AES in Automotive Microcontroller With Uncertain Leakage Model

    Masaki Himuro, Naoto Kawahara, Yoshiyuki Amanuma, Kengo Iokibe, Yasuyuki Nogami, Yoshitaka Toyota

    2024 IEEE Joint International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal & Power Integrity: EMC Japan / Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC Japan/APEMC Okinawa)   2024年5月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.23919/emcjapan/apemcokinaw58965.2024.10584961

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  • A Secure Authentication for Plant Monitoring System Sensor Data Access

    Samsul Huda, Yasuyuki Nogami, Md. Biplob Hossain, Yang Jie, Le Hoang Anh, Muhammad Bisri Musthafa, Maya Rahayu, Takuma Akada

    2024 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE)   2024年1月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/icce59016.2024.10444465

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  • Performance Analysis of ELiPS-Based CP-ABE with Optimized Decryption Functions

    Le Hoang Anh, Yuta Kawada, Samsul Huda, Yuta Kodera, Yasuyuki Nogami

    Smart Innovation, Systems and Technologies   404 SIST   345 - 354   2024年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    CP-ABE emerges as an advanced cryptographic method that offers secure and precise access control in Internet of Things and cloud storage applications. Nevertheless, the original CP-ABE algorithm relied on the PBC library with a security level limited to 80 bits and is now outdated, making it vulnerable to attacks. To address this issue, we have introduced ELiPS-based CP-ABE, which boosts the level of security to 128 bits using the ELiPS library. While this enhancement improved the overall performance, the decryption functions remained computationally intensive. To tackle this, we previously optimized the decryption function by minimizing final exponentiations and inversions. In this paper, we evaluate and analyze the impact of these optimizations on decryption efficiency. Moreover, we compare the ELiPS-based CP-ABE with these improvements to the initial version and the original PBC-based CP-ABE. As a result, the combination of both optimization techniques resulted in an average 43.06% overall reduction in decryption time compared to the initial version of the ELiPS-based CP-ABE scheme, while in total execution, it led to a 25.27% improvement. Furthermore, there was an average 53.81% overall reduction in total execution time compared to the original PBC-based CP-ABE method.

    DOI: 10.1007/978-981-97-5810-4_30

    Scopus

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書籍等出版物

  • (Interface)数学100[すぐに使える数式&プログラム付き!

    野上 保之, 小寺 雄太, 池坂 和真, 三好 茜( 担当: 共著 ,  範囲: 第8章,暗号の数学)

    CQ出版  2024年4月 

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  • これからの暗号化技術8+α

    野上保之( 担当: 共著)

    CQ出版  2020年2月 

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    記述言語:日本語 著書種別:一般書・啓蒙書

  • (Interface)これからの暗号化技術8+α

    野上保之( 担当: 共著 ,  範囲: 第5章 通信技術84+α)

    CQ出版  2020年2月 

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  • 情報セキュリティ対策の要点

    コロナ社  2004年 

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MISC

  • 軽量暗号SIMONを用いたCAN通信におけるペイロード暗号化とMACの設計と実装

    壷井智也, 小寺雄太, 野上保之, 日下卓也

    電子情報通信学会技報   2022年7月

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  • CVMAのパラメータをセッションキーに用いる認証通信プロトコルの検証

    三好茜音, 池坂和真, 小寺雄太, 日下卓也, 野上保之

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   122 ( 128(IT2022 15-28) )   2022年

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  • 環境センサを用いた室内エアコンの精密制御システムの設計と実装

    段 夢芳, 服部大地, 日下卓也, 野上保之

    電子情報通信学会技報   2021年

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  • これからの暗号化技術8+α—特集 組み込みコンピュータ技術512 ; 通信技術84+α

    野上 保之

    インターフェース = Interface   46 ( 2 )   83 - 85   2020年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:CQ出版社  

    CiNii Article

    CiNii Books

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  • Society5.0に向けたセキュアなIoT・AIの活用

    野上保之

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   120 ( 268(IT2020 24-62) )   2020年

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講演・口頭発表等

  • マルコフ過程と仮説検定によるRO型乱数生成回路の評価

    佐藤陵一、他

    第8回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ予稿集  2022年 

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    開催年月日: 2022年

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  • Cryptography-based Security in IoT Era 招待

    Yasuyuki NOGAMI

    STSS: International Symposium on Socially and Technically Symbiotic Systems  2021年11月16日 

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    開催年月日: 2021年11月15日 - 2021年11月17日

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • OTP認証を用いた悪性USBデバイスに対する対策の提案

    桒田龍門

    第7回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ予稿集  2021年 

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    開催年月日: 2021年

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  • Bit Distribution of Binary Sequence Generated by Trace Function and Legendre Symbol Over Sub Extension Field

    M. A. Ali, Y. Kodera, S. Heguri, T. Kusaka, S. Uehara and R. H. M. Zaragoza

    Proceedings of the International Conference on Information Technology 

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    開催年月日: 2018年12月

    会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Design of a message authentication protocol for CAN FD based on Chaskey lightweight MAC

    G. Carel, R. Isshiki, T. Kusaka, Y. Nogami and S. Araki

    International Symposium on Computing and Networking 

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    開催年月日: 2018年11月

    会議種別:口頭発表(一般)  

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産業財産権

  • 有理点情報圧縮装置、有理点情報圧縮方法及び有理点情報圧縮プログラム

    野上 保之, 森川 良孝, 出田 哲也

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:特願2012-537756  出願日:2011年10月6日

    公表番号:WO2012-046805  公表日:2012年4月12日

    特許番号/登録番号:特許第5769263号  登録日:2015年7月3日 

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  • 埋め込み次数1かつ合成数位数の楕円曲線上の有理点のスカラー倍算およびペアリング演算

    野上 保之, 森川 良孝, 出田 哲也

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:JP2011067520  出願日:2011年7月29日

    公表番号:WO2012-015047  公表日:2012年2月2日

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  • ペアリング演算装置、ペアリング演算方法、及びペアリング演算プログラムを記録した記録媒体

    野上 保之, 酒見 由美, 那須 弘明, 森川 良孝

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:特願2011-510399  出願日:2010年4月21日

    公表番号:WO2010-123151  公表日:2010年10月28日

    特許番号/登録番号:特許第5549018号  登録日:2014年5月30日 

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  • スカラ倍算器及びスカラ倍算プログラム

    野上 保之, 酒見 由美, 森川 良孝

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:特願2010-540535  出願日:2009年11月30日

    公表番号:WO2010-061951  公表日:2010年6月3日

    特許番号/登録番号:特許第5403630号  登録日:2013年11月8日 

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  • スカラー倍算の演算装置及びべき乗算の演算装置

    野上 保之, 森川 良孝, 加藤 英洋, 赤根 正剛

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:特願2009-229150  出願日:2009年9月30日

    公開番号:特開2009-301070  公開日:2009年12月24日

    特許番号/登録番号:特許第5246796号  登録日:2013年4月19日 

    特開2009-301070

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Works(作品等)

  • イノベーションジャパン2014出展

    2014年

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  • イノベーションジャパン2013出展

    2013年

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  • 匿名認証技術を高度に実現する代数計算ライブラリ(イノベーションジャパン2009)

    2009年

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受賞

  • Best Paper Award

    2023年   ITC-CSCC2023   An Improvement of Algorithm for Computing Final Exponentiation for Pairing on KSS36 Curve and its Implementation

    Yuta Kawada, Kazuma Ikesaka, Md Arshad Ali, Yuta Kodera, Yasuyuki Nogami

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  • Outstanding paper award

    2021年   CANDAR2021  

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  • Best Paper Award

    2017年   International conference of consumer electronics - Taiwan  

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  • Best Paper Award

    2016年   The 17th World Conference on Information Security Applications  

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  • Excellent Paper Award

    2014年   The 2014 International Symposium on Communications and Information Technologies  

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 暗号技術に対する機械学習や深層学習を用いた安全性評価のための攻撃手法の提案

    研究課題/領域番号:21K11890  2021年04月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    荒木 俊輔, 野上 保之, 上原 聡

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    共通鍵暗号AESに対する新たな攻撃手法として、機械学習を用いた直接的な暗号文を解読する攻撃は現実的ではないため、次に示す基礎的な実験に取り組んだ。
    ・鍵識別実験: 二つの異なる鍵に対して、平文と暗号文対を計算する。学習データとして、平文と暗号文、ハミング重みやハミング距離のような基礎的な特徴量、そして正解ラベルとしての鍵IDに対して学習させ、テストデータとして平文と暗号文、特徴量を入力して、鍵IDを予測する実験を行った。ランダムフォレスト等の基本的な手法を用いて仕様通りのAESに対して鍵識別実験を行ったが、鍵識別ができなかった。(128ビット鍵の場合)内部的な拡張鍵10個の鍵に対して10回の同種の処理を行うAESを簡易化するために、処理回数を減らして実験を行ったが、鍵識別は成功しなかった。さらに、4つの関数により暗号化されるが、それらの一つを実行しない特別なAES暗号化処理における鍵識別実験を行った。SubBytes関数およびMixColumn関数を実行しない場合に、高い確率で鍵識別が成功する良い結果を得た。
    機械学習を用いた次ビット予測を行い、その手法が新たな検定項目として活用できることを検討する。その第一段階として、C言語における乱数生成関数に過去に利用されていた線形合同法を対象に、次ビット予測を行う実験を行った。
    ・次ビット予測実験: 学習データとして、擬似乱数ビット列を与える。(例えば128ビットの)過去の出力と、正解ラベルとしての次刻の1ビットとする。テストデータとして、過去の出力を与え、次刻の1ビットを予測する実験を行った。gccのrand関数やmicrosoft C/C++のrand関数で利用されていたパラメータに対して、十分な学習データ量があれば、高い確率で次刻の1ビットを予測することに成功した。

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  • 複数の電子透かしを用いた音声による記録データの改ざん検知システムに関する研究

    研究課題/領域番号:20K11796  2020年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    上原 聡, 野上 保之, 荒木 俊輔

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    2020年度に構築したMATLAB上の基本システムの各パートの改良を繰り返しながら改ざん検知率の向上を目指している.特に (3) 透かし情報の生成 と (4) 透かし情報の埋め込み を重点的に検討した.
    まず (1) 擬似乱数系列の生成については複数のロジスティック写像を組み合わせることでNIST検定に合格可能な系列を多く生成可能なことを示し,国際会議で2編,国内会議で3編の発表を行った.さらに系列を生成する上で変数上の各ビットの値を攪拌する目的から部分的な置換を施して,多倍長演算を用いることなく乱数性の高い系列の生成が可能であることを示した.(2) 音声データからの特徴量の抽出について大きな進展はないが,音声信号の最も大きい周波数値にもハッシュ関数の適用することで,改ざん検出率の向上を図った.(3) 透かし情報の生成にはブロックチェーンの手法を用いた構成を検討中であるが,十分な成果には至っていない.ただし,暗号利用モードとの組み合わせの最適化を図って時系列的に透かし情報の関係を強くすることで改ざんの検出率を高めている.この結果については国際会議で発表した.(4) 透かし情報の埋め込みについては,3番目の電子透かしの手法としてオクターブ類似性を用いて位相に対する透かし埋め込み手法を3通り示して,耐性と安定性について検証した.(5) 2021年度は改ざんの検出についての新しい提案はなく,これまでの手法で検証している.

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  • 生産現場における安全と、生産性向上を支援するモニターシステムの開発

    2020年

    岡山県  岡山県次世代産業研究開発プロジェクト創成事業費補助金 

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    担当区分:研究分担者 

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  • ICTおよび暗号技術を駆使した医療情報セキュア管理システムの構築

    研究課題/領域番号:20K20484  2019年06月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(開拓)  挑戦的研究(開拓)

    野上 保之, 日下 卓也, 福島 行信, 横平 徳美, 山内 利宏

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    配分額:25350000円 ( 直接経費:19500000円 、 間接経費:5850000円 )

    効率のよい秘密鍵暗号実装のための乱数生成法の提案,ブロック暗号ベースの検索可能暗号の実装について研究を進めた.ペアリング暗号を活用した公開鍵暗号ベースの検索可能暗号の実装,個人情報保護のための可変長セキュリティ公開鍵暗号について着手した.データベース・秘密分散について,TCPインキャストの対策研究を行った.メールシステムについて,本研究で開発する拡散暗号法をプロトコルスタック内のどのプロトコルレイヤに対して適用することが望ましいかを検討した.その結果,メールの送信者から受信者までのエンドツーエンドでの暗号化通信を可能とするPGPやS/MIMEに対して拡散暗号法を適用するのが最も望ましいとの結論に至った.このようにエンドツーエンドでの暗号化通信を担うプロトコルレイヤに対して拡散暗号法を適用することにより,拡散暗号法を利用できるユーザは送信者と受信者のみに限定されるものの,その一方で,送信者から受信者までの通信路上のすべての通信区間および中継ホスト(メールサーバ)において,メールが拡散暗号法により暗号化された状態を保つことが可能となる.メールシステムで,メールサーバを運用するサーバ計算機のセキュリティを向上させるために,Linuxにおいて標準で採用されているSELinuxに着目し,SELinuxのセキュリティポリシを細粒度に削減する手法を提案し,その実現方式を示した.この手法によって,SELinuxで標準で配布しているセキュリティポリシから不要なポリシ記述を削減でき,メールサーバで必要となる操作のみを許可するセキュリティポリシを生成できる.これにより,メールサーバプログラムや他のプログラムに脆弱性があったとしても,必要最小限の操作しか許可されず,被害を抑制することが期待できる.また,仮想計算機モニタを利用して,ゲストOSでのプログラム実行の証拠を保
    全するシステムの検討を行った.

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  • IoT時代の遠隔操作型・自律型移動システムにおける安全かつ高信頼な通信の実現

    研究課題/領域番号:16H01723  2016年04月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    野上 保之, 日下 卓也, 五百旗頭 健吾, 荒木 俊輔, 籠谷 裕人, 前山 祥一, 中西 透, 亀川 哲志, 上原 聡

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    配分額:39390000円 ( 直接経費:30300000円 、 間接経費:9090000円 )

    本研究では、自律走行・自動運転可能な電気自動車や遠隔操作・駆動系ロボットなど具体的な駆動システムを用い、その制御ネットワークに最先端および先駆的なセキュリティ技術(データ認証、機器認証、鍵更新機能)を施した場合に、どの程度リアルタイム性に影響を与えるか検証することで、問題なく実現できるセキュリティレベルを明確にした。具体的には、CANシステムに対し、AES・乱数・軽量暗号を用いたデータ認証機能を搭載し、リアルタイム処理が実現できることを示した。また、サイドチャネル攻撃の脅威も実証実験し、その対策としての鍵更新機能を、楕円ペアリング暗号を用いて現実的な処理時間で実現できることを示した。

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その他研究活動

  • 講演・技術指導など

    2010年04月
    -
    現在

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    DXやセキュリティに関連する講演や技術指導など行ってきております。

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担当授業科目

  • DXツール・セキュアデータ通信・データ解析実践演習 (2024年度) 夏季集中  - その他

  • IOTセキュリティPBL演習 (2024年度) 集中  - その他

  • PBLによる農業DX実習 (2024年度) 集中  - その他

  • システムセキュリティ最適化論 (2024年度) 前期  - 月5~6

  • システムセキュリティ最適化論 (2024年度) 前期  - 月5~6

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社会貢献活動

  • 実践的AI・セキュリティ講座

    役割:助言・指導

    岡山大学・岡山県  2024年4月 - 現在

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    種別:セミナー・ワークショップ

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  • 岡山大学DS(データサイエンス)部・顧問

    2021年8月 - 現在

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    種別:その他

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  • 社会人セキュリティ人材育成講座

    役割:講師, 助言・指導, 情報提供, 運営参加・支援, 実演

    中国経済産業局  2020年 - 現在

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  • WebIoTMakersチャレンジ in 岡山

    役割:助言・指導, 企画, 運営参加・支援, 実演

    総務省、他  2020年 - 現在

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    種別:セミナー・ワークショップ

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  • 寄付講座「おかやまIoT・AI・セキュリティ講座」

    役割:講師, 助言・指導

    岡山大学  2019年 - 2024年3月

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    種別:セミナー・ワークショップ

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メディア報道

  • 情報セキュリティーの専門人材育成の重要性学ぶ 岡山 インターネットメディア

    NHK  News WEB  https://www3.nhk.or.jp/lnews/okayama/20240625/4020020661.html  2024年6月25日

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  • 第3回カンパン料理アイデアコンテスト(SDGs, フードロス問題) インターネットメディア

    岡山大学プレスリリース  岡山大学プレスリリース  https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id1023.html  2022年

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  • 世界記録更新!IoT時代の実用暗号の解読で、2進数116桁の位数の楕円ペアリング暗号曲線に対する攻撃に成功 インターネットメディア

    岡山大学プレスリリース  岡山大学プレスリリース  https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id1029.html  2022年

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  • 一日一題(DX関連で8回に渡り掲載) 新聞・雑誌

    山陽新聞  山陽新聞  山陽新聞  2022年

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  • 【岡山大学】研究シーズ社会実装促進のための中国銀行&リバネス&岡山市&岡山大学サポートメニュー説明会を開催しました(岡大DS部連携) インターネットメディア

    PR Times  PR Times  https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000770.000072793.html  2022年

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学術貢献活動

  • IEICE:英文論文誌(A)編集委員

    役割:企画立案・運営等, 査読

    IEICE  2017年5月

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    種別:査読等 

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  • SVCC PC Member

    役割:パネル司会・セッションチェア等

    SVCC 

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    種別:大会・シンポジウム等 

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  • CANDAR/WICS PC Member

    役割:パネル司会・セッションチェア等

    CANDAR 

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    種別:大会・シンポジウム等 

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  • AHSA、DSD PC Member

    役割:パネル司会・セッションチェア等

    AHSA、DSD 

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    種別:大会・シンポジウム等 

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  • ICCE-TW PC Member

    役割:パネル司会・セッションチェア等

    IEEE 

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    種別:大会・シンポジウム等 

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