共同研究・競争的資金等の研究 - 五百旗頭 健吾
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暗号ハードウェアの物理特性に基づく深層学習サイドチャネル攻撃に対する安全性評価法
研究課題/領域番号：23K11102 2023年04月 - 2026年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
五百旗頭 健吾
配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）
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信号対雑音比に基づく暗号ハードウェアへのサイドチャネル攻撃対策設計手法の開発
研究課題/領域番号：19H04110 2019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(B) 基盤研究(B)
五百旗頭 健吾
配分額：15990000円 （ 直接経費：12300000円 、 間接経費：3690000円 ）
(1)サイドチャネル情報漏洩源のSN比同定
暗号回路の設計情報より暗号処理に伴って発生するスイッチング電流を予測し、その予測電流をSC解析した結果が実測より同定したスイッチング電流をSC解析した結果と一致することを示した(IEICE Trans. Comm.)。この結果はICチップにおけるSC情報漏洩強度を設計情報より予測できたことを意味している。SC情報漏洩強度とSN比の関係も検証済みであることから、情報漏洩源のSN比を同定できた。
(2)サイドチャネル情報漏洩経路の伝達係数低減法
AESアルゴリズムのFPGA実装およびマイコン実装についてSC情報漏洩帯域を実験的に検証した。その結果、クロック周波数とその高調波の側波帯、およびクロック周波数の下側波帯より低域に漏洩帯域があることを確認した。SC対策用フィルタのモデル化について、情報漏洩源から観測ポートへの伝達インピーダンスに関する検討を行った。その結果、伝達インピーダンスとSC情報漏洩強度に相関があることを確認した。SC情報漏洩の周波数特性から漏洩強度を予測するための定式化に関して、SN比と漏洩強度の関係式の妥当性を実験的に検証し、SN比に基づくSC情報漏洩強度予測の実現可能性を示した。（EMCJ2020-1）
(3)SN比の目標値決定とその検証
評価基板を作製し、評価用AES回路をFPGA実装した。暗号ICおよび評価用基板の等価回路モデル同定に関して、基板CADデータを電磁界解析モデルに変換するための中間モデルを作製した。関連して、SCA耐性評価基板として必要な電気的仕様を検討した。（HWS2020-11） -
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
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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IC設計情報に基づく暗号回路のサイドチャネル攻撃予測に関する研究
研究課題/領域番号：16K00186 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(C) 基盤研究(C)
五百旗頭 健吾
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
暗号回路のサイドチャネル攻撃(SCA)耐性をICの設計情報から予測する手法を開発した。FPGA実装されたAES回路のSCA耐性予測結果は実測と精度よく一致した。次に、SCA耐性設計手法の確立に向けて、サイドチャネル情報漏洩(SCIL)強度を漏洩波形のSNRを変数として表す理論式を実験により検証し、その有効性を確認した。さらにAES回路のSCIL帯域を導出し、実験結果との一致を確認した。これにより漏洩波形のSNRとFPGA電源系回路の等価回路に基づくSCA耐性設計手法開発の見通しを得た。最後に、SCA手法を応用した電磁妨害波源推定法を開発し、各妨害波源に起因する妨害波強度を精度よく推定した。
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漏洩ポテンシャルに基づく暗号機器へのサイドチャネル攻撃に対する安全予測法の研究
研究課題/領域番号：26870392 2014年04月 - 2016年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 若手研究(B)
五百旗頭 健吾
配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）
暗号技術への新しい攻撃手法であるサイドチャネル攻撃に対する安全性を予測する手法の開発を目的として、まず、暗号機能を実装したICの等価回路モデルに基づき情報漏洩の強さを精度良くシミュレーションできることを示した。次に、等価回路モデルからICがサイドチャネル情報を漏えいする性質を読み取れることを確認した。最後に、安全性予測で使用する情報漏洩ポテンシャルとして、サイドチャネル信号の信号対雑音比を実測により同定した。
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暗号機器のサイドチャネル攻撃に対する安全設計に関する研究開発
2012年04月 - 2013年03月
総務省 戦略的情報通信研究開発推進事業(SCOPE) 地域ICT振興型研究開発
五百旗頭健吾, 渡邉 哲史, 籠谷裕人, 野上保之, 豊田啓孝
担当区分：研究代表者
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複合システムにおけるコモンモードノイズ解析のための等価モデルに関する研究
研究課題/領域番号：22360115 2010年 - 2012年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
古賀 隆治, 豊田 啓孝, 五百旗頭 健吾
配分額：18330000円 （ 直接経費：14100000円 、 間接経費：4230000円 ）
複合システムにおいて新たに発現する問題,特に,コモンモードノイズに関する問題の原因解析や対策に利用可能な等価モデルを構築した。モデル構築では線路の平衡度に着目し,平衡度の変わる位置で生じるモード変換が制御電源で表現できることを明らかにした。さらに,平衡度差とモードの特性インピーダンスを用いてモード変換パワーを記述した。この成果は,特性インピーダンスに加えて平衡度が設計パラメータとして有効であることを示唆しており,多線条線路理論を拡張した,現代の電機・電子システムを取り扱うための新たな理論体系構築に寄与する。
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プリント基板で発生する放射EMI予測法の確立
2009年04月 - 2010年03月
科学技術振興機構(JST) 研究成果展開事業（企業化開発・ベンチャー支援・出資） 地域イノベーション創出総合支援事業 重点地域研究開発推進プログラム シーズ発掘試験
担当区分：研究代表者