講演名 2021-07-19
RNS表現におけるペアリング計算に適したBEEAの逆元計算高速化の検討
森本 康太(奈良先端大), 藤本 大介(奈良先端大), 大須賀 彩希(奈良先端大), 川村 信一(産総研), 照屋 唯紀(産総研), 林 優一(奈良先端大),
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抄録(和) 高機能暗号においてペアリング計算は重要なツールであり、RNS (Residue Number System) 表現を用いたハードウェア実装により回路規模を抑えた高速実装が可能なことを Yao らが示している。しかし、Yao らの実装では、フェルマーの小定理を用いた逆元計算での剰余乗算がボトルネックとなっている。この解消には逆元計算に乗算を必要としない BEEA (Binary Extended Euclidean Algorithm) を用いることが有用であると考えられるが、RNS 表現では大小比較の計算コストが高いため、これを多用する BEEA はこれまで採用されていない。一方、大小比較の計算量を削減できる符号判定アルゴリズムが近年提案されており、このアルゴリズムを用いることで、BEEA を用いた逆元計算の高速化が見込まれる。そこで、本稿では、Yao らのペアリング計算回路を元に、効率的な符号判定アルゴリズムを用いた BEEA の実装方法を検討する。具体的には、Yao らのアーキテクチャに逆元演算器を追加し、BEEAを適用することで逆元計算にかかるサイクル数の削減を行う。結果として、Yao らのアーキテクチャにおいてペアリング計算に必要な逆元計算のサイクル数を約 27% 削減できることを明らかにした。
抄録(英) Pairing computation is an essential tool in advanced cryptography, and Yao et al. have shown that a hardware implementation using the RNS (Residue Number System) representation can achieve a fast implementation with a small circuit area. However, the bottleneck in the implementation of Yao et al. is the surplus multiplication in the inversion using Fermat’s Little Theorem, which can be further accelerated by eliminating this bottleneck. In order to accelerate this process, it is thought to be helpful to use BEEA (Binary Extended Euclidean Algorithm), which does not require multiplication for inversion. However, BEEA has not been adopted so far because of the high computational cost of sign detection in the RNS representation. On the other hand, a sign detection algorithm that can reduce the amount of calculation for sign detection has been proposed recently, and this algorithm is expected to accelerate the inversion using BEEA. In this paper, we investigate how to implement BEEA using an efficient sign detection algorithm based on the pairing calculation circuit of Yao et al. Specifically, we add inverters to the architecture of Yao et al. and apply the BEEA to reduce the cycle count required for the inversion. As a result, we confirmed that the cycle count of inversion required for pairing computation could be reduced by approximately 27% in the architecture of Yao et al.
キーワード(和) RNS / 逆元計算 / バイナリ拡張ユークリッド互除法 / ペアリング暗号
キーワード(英) Binary Extended Euclidean Algorithm, Inversion, Pairing cryptography / Inversion / Pairing cryptography / RNS
資料番号 ISEC2021-10,SITE2021-4,BioX2021-11,HWS2021-10,ICSS2021-15,EMM2021-15
発行日 2021-07-12 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM)

研究会情報
研究会 BioX / ISEC / SITE / ICSS / EMM / HWS / IPSJ-CSEC / IPSJ-SPT
開催期間 2021/7/19(から2日開催)
開催地(和) オンライン開催
開催地(英) online
テーマ(和) セキュリティ、一般 (セキュリティサマーサミット2021)
テーマ(英)
委員長氏名(和) 今岡 仁(NEC) / 伊豆 哲也(富士通研) / 小川 賢(神戸学院大) / 吉岡 克成(横浜国大) / 西村 竜一(NICT) / 島崎 靖久(ルネサスエレクトロニクス)
委員長氏名(英) Hitoshi Imaoka(NEC) / Tetsuya Izu(Fujitsu Labs.) / Masaru Ogawa(Kobe Gakuin Univ.) / Katsunari Yoshioka(Yokohama National Univ.) / Ryoichi Nishimura(NICT) / Yasuhisa Shimazaki(Renesas Electronics)
副委員長氏名(和) 市野 将嗣(電通大) / 高田 直幸(セコム) / 國廣 昇(筑波大学) / 花岡 悟一郎(産総研) / 大谷 卓史(吉備国際大) / 辰己 丈夫(放送大) / 神谷 和憲(NTT) / 笠間 貴弘(NICT) / 藤吉 正明(都立大) / 市野 将嗣(電通大) / 永田 真(神戸大) / 鈴木 大輔(三菱電機)
副委員長氏名(英) Masatsugu Ichino(Univ. of Electro-Comm.) / Naoyuki Takada(SECOM) / Noboru Kunihiro(Tsukuba Univ.) / Goichiro Hanaoka(AIST) / Takushi Otani(Kibi International Univ.) / Takeo Tatsumi(Open Univ. of Japan) / Kazunori Kamiya(NTT) / Takahiro Kasama(NICT) / Masaaki Fujiyoshi(Tokyo Metropolitan Univ.) / Masatsugu Ichino(Univ. of Electro-Comm.) / Makoto Nagata(Kobe Univ.) / Daisuke Suzuki(Mitsubishi Electric)
幹事氏名(和) 奥井 宣広(KDDI総合研究所) / 佐野 恵美子(三菱電機) / 山本 大(富士通研) / 米山 一樹(茨城大) / 吉永 敦征(山口県立大) / 鈴木 大助(北陸大) / 山田 明(KDDI labs.) / 山内 利宏(岡山大) / 長谷川 まどか(宇都宮大) / 吉田 真紀(NICT) / 高橋 順子(NTT) / 藤本 大介(奈良先端大)
幹事氏名(英) Norihiko Okui(KDDI Research) / Emiko Sano(MitsubishiElectric) / Dai Yamamoto(Fujitsu Labs.) / Kazuki Yoneyama(Ibaraki Univ.) / Nobuyuki Yoshinaga(Yamaguchi Pref Univ.) / Daisuke Suzuki(Hokuriku Univ.) / Akira Yamada(KDDI labs.) / Toshihiro Yamauchi(Okayama Univ.) / Madoka Hasegawa(Utsunomiya Univ.) / Maki Yoshida(NICT) / Junko Takahashi(NTT) / Daisuke Fujimotoi(NAIST)
幹事補佐氏名(和) 鈴木 裕之(群馬大) / 早坂 昭裕(NEC) / 松田 隆宏(産総研) / 藤井 秀之(NRIセキュアテクノロジー) / 橘 雄介(福岡工業大) / 木藤 圭亮(三菱電機) / 菅原 健(電通大) / 今泉 祥子(千葉大) / 高嶋 洋一(開志専門職大)
幹事補佐氏名(英) Hiroyuki Suzuki(Gunma Univ) / Akihiro Hayasaka(NEC) / Takahiro Matsuda(AIST) / Hideyuki Fujii(NRI-Secure) / Yusuke Tachibana(Fukuoka Inst. of Tech.) / Keisuke Kito(Mitsubishi Electric) / Takeshi Sugawara(Univ. of Electro-Comm.) / Shoko Imaizumi(Chiba Univ.) / Youichi Takashima(Kaishi Professional Univ.)

講演論文情報詳細
申込み研究会 Technical Committee on Biometrics / Technical Committee on Information Security / Technical Committee on Social Implications of Technology and Information Ethics / Technical Committee on Information and Communication System Security / Technical Committee on Enriched MultiMedia / Technical Committee on Hardware Security / Special Interest Group on Computer Security / Special Interest Group on Security Psychology and Trust
本文の言語 JPN
タイトル(和) RNS表現におけるペアリング計算に適したBEEAの逆元計算高速化の検討
サブタイトル(和)
タイトル(英) Fundamental Study on Acceleration of Inversion using Binary Extended Euclidean Algorithm for Pairing Computation in RNS Representation
サブタイトル(和)
キーワード(1)(和/英) RNS / Binary Extended Euclidean Algorithm, Inversion, Pairing cryptography
キーワード(2)(和/英) 逆元計算 / Inversion
キーワード(3)(和/英) バイナリ拡張ユークリッド互除法 / Pairing cryptography
キーワード(4)(和/英) ペアリング暗号 / RNS
第 1 著者 氏名(和/英) 森本 康太 / Kota Morimoto
第 1 著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学(略称:奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology(略称:NAIST)
第 2 著者 氏名(和/英) 藤本 大介 / Daisuke Fujimoto
第 2 著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学(略称:奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology(略称:NAIST)
第 3 著者 氏名(和/英) 大須賀 彩希 / Saki Osuka
第 3 著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学(略称:奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology(略称:NAIST)
第 4 著者 氏名(和/英) 川村 信一 / Shinichi Kawamura
第 4 著者 所属(和/英) 産業技術総合研究所(略称:産総研)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(略称:AIST)
第 5 著者 氏名(和/英) 照屋 唯紀 / Tadanori Teruya
第 5 著者 所属(和/英) 産業技術総合研究所(略称:産総研)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(略称:AIST)
第 6 著者 氏名(和/英) 林 優一 / Yuichi hayashi
第 6 著者 所属(和/英) 奈良先端科学技術大学院大学(略称:奈良先端大)
Nara Institute of Science and Technology(略称:NAIST)
発表年月日 2021-07-19
資料番号 ISEC2021-10,SITE2021-4,BioX2021-11,HWS2021-10,ICSS2021-15,EMM2021-15
巻番号(vol) vol.121
号番号(no) ISEC-118,SITE-119,BioX-120,HWS-121,ICSS-122,EMM-123
ページ範囲 pp.1-7(ISEC), pp.1-7(SITE), pp.1-7(BioX), pp.1-7(HWS), pp.1-7(ICSS), pp.1-7(EMM),
ページ数 7
発行日 2021-07-12 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM)