2016年8月22日、国立大学法人東北大学（以下：東北大学、仙台市青葉区、総長：里見 進）電気通信研究所の本間尚文教授、同大学院情報科学研究科の青木孝文教授、日本電気株式会社（以下：NEC、東京都港区、代表取締役 執行役員社長 兼 CEO：新野 隆）中央研究所の森岡澄夫博士らの研究グループは、ガロア体と呼ばれる数体系に基づく演算を圧縮する新手法を発見し、消費エネルギーをこれまでより50％以上削減した世界最高効率のAES暗号処理回路の開発に成功したことを発表した。
同成果により、エネルギーの制約が大きい情報通信機器への暗号技術の搭載が促進され、モノのインターネット（以下：IoT）と呼ばれる次世代ネットワークの安全性を大きく高めることが期待される。
今日、個人情報や金融情報といった大切な情報が情報通信機器を通してインターネット上でやりとりされることが一般的となっているが、情報を守るため機器内部では暗号技術が利用されている。近年注目を集めているIoTなどの次世代ネットワークでは、無数の機器がネットワークに接続されることが予想されるため、悪意ある攻撃を防ぐためそれらの接続機器にも暗号技術を搭載することが求められている。しかし、IoTの機器の中には、電池やバッテリーで駆動するエネルギー制約の大きい機器も多数含まれており、それらに消費エネルギーの大きい暗号処理をいかに実行させるかが課題となっていた。特に、国際標準暗号方式の一つであるAES（Advanced Encryption Standard）は、世界で最も広く使われている暗号の一つであり、無線LANなどでも使用されることから、AES暗号処理を省エネルギーに設計することは実用上極めて重要とされていた。
今回確立された設計技術では、AES暗号アルゴリズムがガロア体と呼ばれる特殊な数体系に基づく計算として表現されることに、同研究グループは着目し、入力の数表現を一旦別の数表現に変換することにより、その後の複数の演算を一度に計算でき、かつ、使用する回路素子を大幅に削減できることを見出した。また、その後逆変換を行うことで、本来の出力を容易に得られることを確認している。
図：数表現変換による新しい暗号演算圧縮技術
そこで、演算の前後に数表現変換と逆変換を挿入し、内部では変換した数表現を用いる演算方式を考案いた。さらに、新方式に基づくAES暗号処理回路を設計・開発し、従来の世界最高の回路と比較して、半分以下（45％程度）のエネルギーで1回の暗号処理を行えることを確認している。開発したAES暗号処理回路は、暗号化と復号の両方が実行可能であり、SSLやTLSといった世界標準の通信方式に最も適した構成となっている。（図参照）
今後、実際のシステムに搭載して実証実験を行うとともに他の暗号アルゴリズムへの応用を進めるとともに、実用化に向けて、多様な攻撃に対する耐性を考慮した構成を検討していく。将来的には、当該暗号処理技術を通して、さまざまなIoT向け情報通信機器の安全性向上に貢献することを目指す。
