Development of a High-Speed and Low-Power IPS Processor Capable of Dynamic and Automatic Generation of Decision Tree Circuits

开发能够动态自动生成决策树电路的高速低功耗IPS处理器

基本信息

批准号：
22K12032
负责人：
佐藤友暁
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hokusei Gakuen University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12032/
关键词：
決定木 FPGA 機械学習 IPS CAD 動的自動生成再構成可能回路ウェーブパイプライン

项目摘要

本研究の目的は高速なデータ転送レートにおける多様なサイバー攻撃からデータを守ることを目的とした低消費電力で動作するIntrusion Prevention System (IPS)を実現することです。多様なサイバー攻撃からデータを守るためには，機械学習を用いた高速かつ低消費電力で動作するプロセッサでの検知や防御処理が不可欠です。機械学習の中で決定木はField-Programmable Gate Arrays (FPGA)上の回路に効率よく実現可能ですが，通常のFPGAは動的にPFGA上の回路を構成することができません。したがって，動的かつ自動にFPGA上に決定木の回路を構成させることは不可能です。また，高速・低消費電力化の設計手法は限られます。本研究では我々が開発してきたApplication Specific Integrated Circuit (ASIC)と再構成可能なハードウエアであるFPGAの協調設計と回路全体のウェーブパイプライン化（以下ウェーブ化）による動的かつ自動に構成可能な決定木によるサイバー攻撃やデータ漏洩の検知を実現する回路の開発と評価を目的として以下について取り組みを行いました。(1)我々が開発を行ってきたFPGA上に決定木回路の構築を行いました。(2)不正アクセスの検知に必要な機械学習アルゴリズムの検討をおこないました。(3)Connection Block (CB)においては、我々が開発を行ってきたCADを使用し、効率的に開発が行えることを明らかにしました。(4)VPS（Virtual Private Server）上のサーバを用いてパケットの収集を行いました。

这项研究的目的是实现以低功耗旨在保护数据免受高速数据传输速率中各种网络攻击的侵入的入侵预防系统（IP）。为了保护数据免受各种网络攻击，使用机器学习的高速运行和低功耗的处理器进行检测和防御处理至关重要。在机器学习中，决策树可以在现场可编程门阵列（FPGA）上方的电路上有效实现，但是正常的FPGA无法在PFGA上动态配置电路。因此，不可能动态和自动地在FPGA上进行确定的树电路。此外，高速和低功耗的设计方法有限。在这项研究中，我们是通过FPGA的协调设计动态和自动配置的，FPGA的配置是一种重建性硬件，可以用应用程序特定的集成电路（ASIC）和波浪管道（以下称为波浪）已经进行了工作，目的是开发和评估通过决定性树木的网络攻击和数据泄漏检测的电路。（1）我们在开发的FPGA上建造了决定性的木回路。（2）我们检查了检测未经授权访问所需的机器学习算法。（3）连接块（CB）表明，我们可以使用开发并有效开发的CAD。（4）使用VPS（虚拟专用服务器）上的服务器收集数据包。