研究内容 | セキュアハードウェア設計学研究室

研究課題

セキュアなハードウェア設計に関する研究

　私達は、日々、スマートフォンやパソコンを使って様々な情報をやり取りしています。その中には、パスワードや生年月日、住所などの個人情報も含まれます。社会に目を向けると、会社や国家の機密情報もインターネットを介してやり取りされています。そのような情報が意図せず第三者の手に渡ることを防ぐため、情報セキュリティ技術の重要性は極めて重要です。
　あらゆる製品は、まずハードウェアがありその上でソフトウェアを動かすことで便利な機能を実現しています。つまり、私達がSNSや動画配信、スマートICカードなどの便利さを享受できるのは、高性能なハードウェアがあるからです。それは情報セキュリティでも同様です。暗号やそれを利用したユーザ認証などのセキュリティ機能は、安全なハードウェアがあって初めて機能します。私たちの研究室では、ハードウェアのセキュリティ設計に関する研究を行っています。

暗号ハードウェアのサイドチャネル攻撃に関する研究

　個人情報や機密情報の保護は重要であり、ICカードやICT機器、自動車等様々な製品で暗号技術が使用されています。一方で暗号解読技術も急速に進歩しており、代表的なものの一つにサイドチャネル攻撃があります。サイドチャネル攻撃は、暗号機能を組み込んだ製品から漏えいする電磁ノイズを利用した攻撃法で、スーパコンピュータで解読するのに何10年もかかる暗号がわずか数時間で解読できてしまいます。そのため、暗号機器がサイドチャネル攻撃に対して安全に設計することが重要となっています。
　そこで私たちはサイドチャネル攻撃に関する研究を行っています。最近は機械学習や深層学習を利用した攻撃も出現しており、それらの攻撃法がどれほどの脅威であるかを把握することは重要です。また、脅威のレベルに応じて適切な対策を講じること、そのための設計手法を開発することは、実際にセキュアな暗号ハードウェアを適切なコストで市場へ供給することに繋がります。
　これまでに暗号回路を組み込んだモジュールから漏れ出す電磁ノイズを、等価回路を使って予測する手法を開発し、サイドチャネル攻撃に対する安全性を暗号回路の設計情報から高精度予測することに成功しました。AIを利用したサイドチャネル攻撃への対策や、可能性のある新たな脅威の洗い出しにも取り組んでいます。

電磁的情報漏洩のモデリング

　サイドチャネル攻撃以外にも、ハードウェアの電磁的挙動が原因の情報漏洩にはTEMPESTと呼ばれるモニタやキーボードからの情報漏洩もあります。あるいは、パワーハンマーと呼ばれる・・・もあります。このような攻撃の物理的なメカニズムを把握し、効果的で対策を低コストで実現するために、ハードウェアの電磁的挙動のモデル化が不可欠です。
　そこで、私たちは電磁的な攻撃に関するハードウェアのモデル化に取り組んでいます。これまでに、暗号ハードウェアに対するサイドチャネル攻撃を予測する回路モデルを構築し、高精度予測に成功しています。近年は、ハードウェアに対して妨害波を意図的に照射する攻撃が話題となっています。そのような意図的な電磁波照射に対するハードウェアの挙動のモデル化にも取り組んでいます。