新概念の鍵変換で暗号の物理安全性が飛躍的に向上 様々な暗号ソフトウェア?ハードウェアに革新

新概念の鍵変換で暗号の物理安全性が飛躍的に向上様々な暗号ソフトウェア?ハードウェアに革新

2023年12月 5日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇电気通信研究所　教授　本间尚文

【発表のポイント】

新しい概念の「键変换」により暗号化した情报を物理的な攻撃⁽^注¹⁾から守る手法を开発しました。
开発した键変换手法の安全性を数学的に証明しました。
様々な暗号ソフトウェア?ハードウェアを低コストで実装可能とする成果です。
今后の暗号搭载製品の长期的な安全性と性能の向上に大きく贡献すると期待されます。

【概要】

近年、个人情报や金融情报などの重要な情报を滨颁（集积回路）カードをはじめとする情报通信机器を通してインターネット上でやりとりすることが一般的となっています。そのような情报を守るため、机器内部には暗号化処理を実行するソフトウェアやハードウェア（暗号モジュール）が搭载されています。しかしサイドチャネル攻撃⁽^注²⁾と呼ばれる、暗号モジュールの动作时に副次的に発生する电力消费や电磁波などを利用して秘密情报を盗み出す攻撃が指摘されています。

东北大学电気通信研究所および日本电気株式会社(狈贰颁)は、新しい概念の「暗号键変换」によりサイドチャネル攻撃から暗号モジュールを长期にわたって强固に保护する技术を开発しました。开発した技术は、これまでの10分の1以下の対策コストで长期间の安全性を维持できます。また、その安全性を数学的にも証明しており、様々な用途の暗号モジュールの长期的な安全性を低コストで実现できます。今后、开発した技术により、滨颁カード、スマートフォンや车载机器をはじめとする暗号机能を搭载した机器全体の安全性と性能向上に贡献することが期待されます。

本成果は、2023年12月4日に国際暗号学会の国際学術雑誌IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systemsに先行掲載されました。さらに、2024年9月に開催される同雑誌の採択論文による国際会議において発表を行う予定です。

図1. サイドチャネル攻撃の概要：暗号モジュールの動作から暗号が解読される恐れ

【用语解説】

注1. 暗号モジュールへの物理攻撃
物理的な弱点（脆弱性）を突いて解読を行う攻撃を物理攻撃と呼ぶ。标準规格に採用されている暗号のアルゴリズムは、一般に公开されて専门家による安全性评価を十分に受けており、数学的には解読できないとされている。しかし、暗号アルゴリズムは通常ソフトウェアやハードウェアといった暗号モジュールとして実装されて利用されるため、その実装方式の物理攻撃耐性も考虑する必要がある。物理攻撃は、暗号モジュールの破壊を伴う攻撃と、サイドチャネル攻撃のように破壊を伴わない攻撃に大别される。

注2. サイドチャネル攻撃
暗号アルゴリズムを実行するハードウェアもしくはソフトウェア（暗号モジュール）では、その动作中に様々な物理量（処理时间や消费电力、放射电磁波など）が生じる。そのような正规の入出力以外に副次的に生じる物理的な情报（サイドチャネル情报）を観测して暗号を解読する物理攻撃の総称をサイドチャネル攻撃と呼ぶ。

详细（プレスリリース本文）