サイドチャネル攻撃の包括的安全性評価を目的とした漏洩情報量計算手法の開発

侧信道攻击综合安全评估泄漏信息计算方法开发

• 批准号: 21K11886
• 负责人: 楫 勇一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11886/
• 关键词: サイドチャネル攻撃; 情報理論的安全性; タイミング攻撃; 耐量子安全性; ハッシュベース署名; 相互情報量; 暗号処理; キャッシュ攻撃; 情報セキュリティ; 情報理論; 漏洩情報量

2022年度の研究活動では，大きく3つの研究成果を得ることができた．1つ目の研究成果は，前年度から取り組んできたRSA復号システムからの漏洩情報量評価が完了したことである．復号プログラムの詳細な分析と現実的な仮定に基づき，非常に複雑な確率的振る舞いをシンプルにモデル化し，定量評価を行うための技術を確率することができた．一連の成果は査読付き学術論文に掲載され，一定の完成をみたと認識している．2つ目の研究成果は，多項分布に従う確率変数のエントロピー評価式の精細化に成功したことである．情報システムに対し複数回のサイドチャネル攻撃が試みられるとき，攻撃者は，多項分布に従う副次的情報（サイドインフォメーション）を入手することになる．副次的情報のエントロピーは漏洩情報量の上界を与えるため，エントロピー評価式の精細化は，より精密なリスク評価に直結する．こちらの成果については国際学会での発表に向けて準備を進めているところである．3つ目の研究成果は，耐量子安全な電子署名の実現に関する改善方法の発見である．ハッシュベース署名は耐量子安全性を有するだけでなく，署名作成等の実行に必要となる演算数を一定に保つことができるため，サイドチャネル攻撃に対しても高い安全性を有すると期待される．同方式における指紋関数の構成方法を改良することで，事実上の標準となっているWinternitz方式に比べ，10%程度の効率改善を達成することができた．本成果は2023年度に開催される国際会議にて発表予定である．

在2022年的研究活动期间获得了三个主要的研究结果。第一个研究发现是从上一年以来我们一直在研究的RSA解码系统中泄漏信息的评估。基于解码程序的详细分析和现实假设，我们能够简单地对高度复杂的随机行为和随机技术进行建模，以进行定量评估。一系列结果已在经过同行评审的学术论文中发表，我们认为我们已经看到了一定程度的完成水平。第二个研究发现是对遵循多项式分布的随机变量的熵评估方程的成功完善。当尝试在信息系统上尝试多次侧向通道攻击时，攻击者将获得遵循多项式分布的侧面信息（侧面信息）。由于辅助信息的熵给出了泄漏信息量的上限，因此熵评估公式的细化直接导致更精确的风险评估。我们目前正准备在国际科学学会上介绍这些结果。第三个研究发现是发现改进以实现抗量子，安全的数字签名。基于哈希的签名不仅具有量子性，而且还允许创建签名等所需的恒定操作计数，并且有望在侧渠道攻击方面具有很高的安全性。通过改善在这种方法中构建指纹功能的方法，与Winternitz方法相比，我们能够实现约10％的效率提高，这是事实上的标准。这些结果将在2023年举行的国际会议上提出。

项目成果

Efficient Machine Learning Method for Protocol Fuzzing: Improvement of Sequence-to-Sequence Model and Refined Training Data

协议模糊测试的高效机器学习方法：改进序列到序列模型和细化训练数据

• 发表时间: 2022
• 作者: Bo Wang;Ako Suzuki;Yuichi Kaji
• 通讯作者: Yuichi Kaji

実行ファイル改変によるキャッシュ攻撃への対策手法の検討

通过修改可执行文件来应对缓存攻击的对策思考

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomonori Hirata;Yuichi Kaji;Yuichi Kaji;本多志成，楫勇一;島田祐希，楫勇一
• 通讯作者: 島田祐希，楫勇一

ゼロサム指紋関数の導入によるWinternitz署名の改良

通过引入零和指纹函数改进 Winteritz 签名

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomonori Hirata;Yuichi Kaji;Yuichi Kaji;本多志成，楫勇一
• 通讯作者: 本多志成，楫勇一

Information leakage through passive timing attacks on RSA decryption system

• DOI: 10.1587/transfun.2022tap0006
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: 2020 International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA)
• 作者: Tomonori Hirata;Y. Kaji

Improved Upper-bound of the Entropy of Multinomial Distribution

多项式分布熵的改进上限

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomonori Hirata;Yuichi Kaji;Yuichi Kaji
• 通讯作者: Yuichi Kaji