〈 ソリューション紹介〉

LSI Solution

早稲田大学との共同研究開発で進める設計工程でのハードウェアトロイ検出
近年、ICチップの一部に悪意のある回路として組み込まれた“ ハードウェアトロイ ”の脅威が深刻化しています。
当社は、本分野の技術研究ではパイオニアである早稲田大学（ 以下、早大 ）の戸川研究室と共同で、設計工程で侵入するハードウェアトロイの検出に取り組んでいます。今後、検出ツールの開発と並行してハードウェアトロイ検証サービスなどの展開も図っていきます。
ICチップの回路動作確認時に検出することはとても困難です。

拡がるハードウェアへの脅威

この暗号化チップの場合、ハードウェアトロイが動作する前の暗号化システムに平文を入力すれば暗号化されたデータが正

あらゆるデバイスがネットワークに繋がるIoT 時代が全盛をしく出力されるため、回路としては正常と判断されました。そ迎えています。総務省は2020 年にIoTデバイスの数が世界での結果、このチップはハードウェアトロイを内蔵したまま市場400 億個を超えると予測しており、私たちの生活がどんどんに出荷され、情報漏えいの被害に発展しました(図 -1)。
他にも半導体メーカーのファブレス化に伴う外部への設計・便利になっていく反面、情報通信のセキュリティ対策強化が急製造委託の増加も一因となって、ICチップに悪意のある機能を務となっています。
ソフトウェアの世界では、ウイルスやワームといったマルウェ組み込まれたり、回路を改ざんされたりといったケースが少しずアによる被害が後を絶ちませんが、ハードウェアの世界でも同つ話題になり始めています。身近なところでは、多くの人が日々様の被害が報告されています。ハードウェアの中に回路として使っているスマートフォンで、個人情報や重要なデータを盗み出組み込まれ、特定の信号を受け取って外部からのコントロールす、通信を傍受する、操作を乗っ取るといったことも技術的に可を可能にする仕組みや、特定のタイミングで本来の機能を誤作能です。今までウイルスはソフトウェアだけのものと思い込ん動させる仕組みなどをハードウェアトロイと呼びます。
このハーでいた私たちの常識は、もはや通用しません。IoT時代を迎えドウェアトロイの被害が、今後増加していくと予想されているている今、ハードウェアにおいてもICチップの誤動作や故障、シのです。

ステムのシャットダウン、大切な情報の流出、ウイルスの拡散なICチップやデバイスなどのハードウェアに対して不正な機能ど、さまざまな被害が多方面に及ぶ可能性があります(図 -2 )。

を付加し、利用者が想定した以外の動作をさせるのがハードウェアトロイの特徴です。例えばあるハードウェアトロイは暗号化チップにおいてタイマーを使い、特定の時間になるとICチップやデバイスの情報を盗んだり、外部から受信した特定のデータと一致したらパスワードを平文で出力したりするという産学共同で検出技術の精度向上図る●戸川研究室の紹介

不正を行います。ほとんどのハードウェアトロイは、特定の信今後、関心が高まっていくであろうハードウェアのセキュリ号が入力されたときにのみ動作するよう設計されているので、ティ技術開発に早くから注力し、耐ハードウェアトロイ設計技術の研究に取り組んでいるのが、早大の戸川研究●通常の回路平文データ●ハードウェアトロイ回路

暗号化

暗号化
データ

平文データ

暗号化

データが暗号化されず送信されてしまう…

平文データ

図-1 ハードウェアトロイとは

Wave 2019.10 vol.26

暗号化
0xFFFF

総務省は、ハードウェア脆弱性への対策を「 戦などの事業の中で進めていますが、戸川教授は2014 年度に「 設計工程に侵入したハードウェアトロイの検出と耐ハードウェアトロイ設計技術の研

平文データ特定のデータを見つけたら、それ以降、暗号化していないデータが流出する。

理工学術院教授 )です。

略 的 情 報 通 信 研 究 開 発 推 進 事 業（ SCOPE ）」平文データ
カウンターによってある時点から暗号化していないデータが流出する。

10室( 戸川 望

究開発 」を提案し、さらに2017年度には「 IoT 部
品・機器・ネットワークの階層横断セキュリティ技

TOSHIBA INFORMATION SYSTEMS（JAPAN）CORPORATION

りやすいようにするインタフェースの整備なども進めています

自動でカメラをオンにして外部にデータを流す

自分の携帯電話に相手の情報をコピーする( 図 -3 )。  
通話の傍受やインターネットの購入履歴を調査
また、クレジットカードなどのID やパスワードを盗む

IoT 機器の操作を乗っ取る
特定の操作で指紋認証のロックを外す

IC チップの安全性を高める
検証サービスをソフトウェアのマルウェア対策は、悪意のあるウイルス作成者とのいたちごっこと化しており、抜本的な解決策は見つかっていません。ハードウェアトロイについても同様のことが言えます。半導体メーカーが安心して委託先に設計を依頼できる図-2 身近に起こり得るハードウェアトロイの脅威

環境や、エンドユーザーが安心して製品を使えるよう早急に仕組みを整備しなければなりません。ICチップはもとより、エン術の研究開発 」を提案して、それぞれ採択されています。
これまで同研究室では、危険性が高い設計工程に着目することで検出技術の研究に取り組んできましたが、2019 年からは当社と共同で検証ツールへのアルゴリズム実装や検証実験を行っています。

ドユーザーが使う製品自体の安全性を高めるためにも、当社が開発を進めているハードウェアトロイ検出ツールは極めて重要な存在になっていくものと考えています。
今後は第三者から購入したIP（ Intellectual Property）や、外部に設計を委託した回路をお客様に提出していただき、ハードウェアトロイの検出手法は、回路の構造からいくつか当社が検証してお返しするといったハードウェアトロイ検証のハードウェアトロイらしい特徴を見つけ出し(弱識別)、それサービスの展開を視野に入れています。まずは、現在取り組んをスコアリングする(強識別)ことで、総合的にハードウェアトでいるハードウェアトロイの検出について早大と協力し、さらロイかどうかの判断をしていきます。に精度を高めていく考えです。
（ LSIソリューション事業部●開発の役割とプログラム設計永田 真一)

当社は、同研究室のアルゴリズムをプログラム化してハードウェアトロイ検出ツールの開発を行っています。ハードウェア
トロイの標準ベンチマークである「 Trust-HUB」が公開しているデータの調査も行いながら、実際の回路相当のゲートネッ仕様検討

RTL 設計（機能記述）

機能検証

RTL 設計時に機能として組み込まれるケース

論理合成

自動レイアウトタイミング
検証

合成したネットに直接組み込まれるケース

トで検出できるかどうかを確認することで検出技術の精度向上に取り組んでいます。
検出ツールの開発は、早大の「 トロイネットの特徴に基づくハードウェアトロイ検出手法 」の内容を基に、実際の設計現場の意見を取り入れながら進めています。プログラム設計においては、製品の作り方に依存しないように解析アルゴリズムを調整して解析結果が従来の検出結果と同等になるよう考慮しています。
また、ハードウェアトロイが組み込まれていない製品を解析したときに、ハードウェアトロイであると誤認識してしまう場

図-3 当社のツールによる検出例■戸川研究室大屋 優 氏 ( J S P S 特別研究員 ) からのコメント

貴社と商用化に向けて進めている技術の基幹研究は、私が半導体自動合も考慮しておかねばなりません。ハードウェアトロイは現時設計の最難関国際会議の一つである DATE 注１ に採択され口頭発表した点では未知な部分が多く、その回路設計データに入っているかものになります。

どうかの判断が難しいのが実情です。開発中の検出ツールで貴社開発の検証ツールは世界が直面している半導体セキュリティの問題に、どこよりも先駆けて実用的な対策をは、判別のつきにくい回路があった場合、現在既知となってい示すことになります。今後は、静観していたるハードウェアトロイのパターンの見直しを行うなどの精度向に参画し、加速度的に市場が拓けていきます。

上策を講じています。
本検出ツールは2020 年に完成予定ですが、ハードウェアトロイの検証サービス開始に備え解析した内容が視覚的に分かTOSHIBA INFORMATION SYSTEMS（JAPAN）CORPORATION

数多くの企業が貴社の後を追う形でこの分野その中で貴社が重要な役割を果たしていくことを強く期待しております。
注 1 ）D A T E（ D e s i g n , A u t o m a t i o n & T e s t i nEurope ）：電子設計とテストに関する国際会議

Wave 2019.10 vol.26

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