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講演抄録/キーワード
講演名 2019-07-23 13:10
ガロア体算術に基づく暗号ハードウェアの形式的トロイフリー性検証
伊東 燦上野 嶺本間尚文東北大
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抄録 (和) 本稿では,暗号ハードウェアにハードウェアトロイ (HT: Hardware Trojan)が含まれないことを論理的に保証するHTフリー性検証手法を提案する.提案手法では,暗号ハードウェアの主要な構成要素であるガロア体算術演算回路の機能がガロア体算術式で表されることに着目する.その基本的なアイデアは,検証対象とする暗号ハードウェアのゲートレベル回路記述とガロア体算術式で与えられる設計仕様の形式的等価性判定により,HTによる不正な機能改変を検知もしくは機能改変が無いことを検証することである.提案手法では,まず,設計仕様のガロア体算術式をゼロサプレス型二分決定木 (ZDD: Zero-suppressed binary Decision Diagram) 表現によるブール多項式環上の代数方程式に変換する.その上で,検証対象のゲートレベル回路記述から対応するブール多項式環の代数方程式を構築し,設計仕様との同型判定を行うことで,効率的かつ完全な等価性判定を実現する.本稿では,楕円曲線暗号で用いられる実用的なガロア体乗算器を含む様々なビット長のガロア体乗算器および128ビットAESハードウェアデータパスのHTフリー性検証を通して,提案手法が従来と比べて大幅な効率化を達成するとともに従来困難だった実用的な暗号ハードウェアに対しても完全な検証が可能となることを示す. 
(英) This paper proposes a formal method for verifying whether Hardware Trojan (HT) exists or not (i.e., HT-freeness) in cryptographic hardware. The proposed method focuses on GF arithmetic circuits which are commonly used for a major part of modern cryptographic hardware. Since the functionality of GF arithmetic circuits can be given by a set of GF equations, the proposed method detects the existence of HTs or verifies HT-freeness by checking the equivalence between GF equations (i.e., circuit specification) and flattened gate-level netlist of a target circuit. In the proposed method, we first derive GF equations (i.e., circuit specification) over a representation of Boolean polynomial ring using the zero-suppressed binary decision diagram (ZDD). We then construct the ZDD representation of the target netlist, and finally check whether or not the two ZDDs are isomorphic, which make it possible to perform an efficient and complete HT-freeness verification. In this paper, we demonstrate the highest efficiency of the proposed method through the experimental verification of GF multipliers with various input length including practical ones used in elliptic curve cryptography, and 128-bit AES hardware datapath.
キーワード (和) ハードウェアトロイ検出 / ガロア体算術回路 / 形式検証 / / / / /  
(英) Hardware Trojan detection / Galois-field circuits / Formal verification / / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 119, no. 143, HWS2019-21, pp. 133-138, 2019年7月.
資料番号 HWS2019-21 
発行日 2019-07-16 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380

研究会情報
研究会 ISEC SITE ICSS EMM HWS BioX IPSJ-CSEC IPSJ-SPT 
開催期間 2019-07-23 - 2019-07-24 
開催地(和) 高知工科大学 
開催地(英) Kochi University of Technology 
テーマ(和) セキュリティ、一般 
テーマ(英) Security, etc. 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 HWS 
会議コード 2019-07-ISEC-SITE-ICSS-EMM-HWS-BioX-CSEC-SPT 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) ガロア体算術に基づく暗号ハードウェアの形式的トロイフリー性検証 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) A Formal Approach to Verifying Trojan-freeness of Cryptographic Circuits Based on Galois-Field Arithmetic 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) ハードウェアトロイ検出 / Hardware Trojan detection  
キーワード(2)(和/英) ガロア体算術回路 / Galois-field circuits  
キーワード(3)(和/英) 形式検証 / Formal verification  
キーワード(4)(和/英) /  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 伊東 燦 / Akira Ito / イトウ アキラ
第1著者 所属(和/英) 東北大学 (略称: 東北大)
Tohoku University (略称: Tohoku Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 上野 嶺 / Rei Ueno / ウエノ レイ
第2著者 所属(和/英) 東北大学 (略称: 東北大)
Tohoku University (略称: Tohoku Univ.)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 本間 尚文 / Naofumi Homma / ナオフミ ホンマ
第3著者 所属(和/英) 東北大学 (略称: 東北大)
Tohoku University (略称: Tohoku Univ.)
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講演者
発表日時 2019-07-23 13:10:00 
発表時間 25 
申込先研究会 HWS 
資料番号 IEICE-ISEC2019-26,IEICE-SITE2019-20,IEICE-BioX2019-18,IEICE-HWS2019-21,IEICE-ICSS2019-24,IEICE-EMM2019-29 
巻番号(vol) IEICE-119 
号番号(no) no.140(ISEC), no.141(SITE), no.142(BioX), no.143(HWS), no.144(ICSS), no.145(EMM) 
ページ範囲 pp.133-138 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-ISEC-2019-07-16,IEICE-SITE-2019-07-16,IEICE-BioX-2019-07-16,IEICE-HWS-2019-07-16,IEICE-ICSS-2019-07-16,IEICE-EMM-2019-07-16 


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