I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S)   Vo l.  13 ,   No .   3 ,  N o v e m b er   20 24 ,   p p .   61 6 ~ 6 2 4   I SS N:  2089 - 4864 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es . v 1 3 . i 3 . pp 61 6 - 624          616       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Ti m ing  issues  on  po w er side - cha nn el lea k a g e of  a dv a nced  encryp tion sta nd a rd  circui ts desig ned by hig h - l ev el  sy nthesis       Yut o   M iura 1 ,   H iro k i N is h i k a w a 2 ,   Xia ng bo   K o ng 3 ,   H ir o y u ki T o m iy a m a 1   1 G r a d u a t e   S c h o o l   o f   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   R i t s u me i k a n   U n i v e r si t y ,   K u sat s u ,   J a p a n   2 G r a d u a t e   S c h o o l   o f   I n f o r mat i o n   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   O sak a   U n i v e r si t y ,   O sak a ,   J a p a n   3 F a c u l t y   o f   I n f o r mat i o n   E n g i n e e r i n g ,   T o y a ma  P r e f e c t u r a l   U n i v e r si t y ,   T o y a ma,   J a p a n       Ar t icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   7 ,   2 0 2 3   R ev i s ed   Feb   6 ,   2 0 2 4   A cc ep ted   Ma r   2 1 ,   2 0 2 4       In   re c e n t  y e a rs,  f ield   p ro g ra m m a b le  g a te  a rra y   ( F P GA )  h a v e   b e e n   u se d   i n   m a n y   in tern e t  o f   th i n g s   ( Io T )  d e v ice s  a n d   a re   e q u ip p e d   w it h   c ry p to g ra p h ic  c ircu it s  to   e n su re   se c u rit y .   Ho w e v e r,   th e y   a re   e x p o se d   to   th e   risk   o f   c r y p to g ra p h ic  k e y s  b e in g   sto len   b y   sid e - c h a n n e l  a tt a c k s.  Co u n ter m e a su re s   a g a in st  sid e - c h a n n e l  a tt a c k s  h a v e   b e e n   d e v e lo p e d ,   b u t  t h e y   a re   b e c o m in g   m o re   o f   a   th re a t  to   Io T   d e v ice s d u e   to   th e   d iv e rsity   o f   a tt a c k s.  T h e r e f o re ,   it   is   n e c e ss a r y   to   u n d e rsta n d   th e   b a sic   c h a ra c teristics   o f   sid e - c h a n n e l  a tt a c k s.   T h e re f o re ,   th is  stu d y   c larif i e s  th e   re latio n sh i p   b e tw e e n   tw o   ti m in g   i ss u e s,  th e   c lo c k   p e rio d   o f   t h e   c ircu it   a n d   t h e   p o w e r  sa m p li n g   in terv a l,   a n d   t h e   a m o u n t  o f   sid e - c h a n n e l   lea k a g e .   W e   d e sig n   se v e n   a d v a n c e d   e n c ry p ti o n   sta n d a r d   ( A ES )  c ircu it s  w it h   d if f e re n t   c lo c k   p e rio d s  a n d   c o n d u c t   e m p iri c a l   e x p e ri m e n ts  u sin g   lo g ic  si m u latio n s  to   c larif y   th e   c o rr e latio n   b e t w e e n   th e   tw o   ti m in g s  a n d   t h e   a m o u n t   o f   sid e - c h a n n e l  lea k a g e .   T - tes t  is  u se d   to   e v a lu a te t h e   lea k a g e   a m o u n t,   w h ich   is ev a lu a ted   b a se d   o n   f o u r  m e tri c s.  F ro m   th e   re su lt s,   w e   a rg u e   th a t  th e   c lo c k   p e rio d   a n d   sa m p li n g   in terv a l  d o   n o t  in terf e re   w it h   e a c h   o th e r  i n   t h e   si d e - c h a n n e l  lea k a g e   a m o u n t .   K ey w o r d s :   A d v an ce d   en cr y p tio n   s ta n d ar d   C lo ck   p er io d   Hig h - lev el  s y n t h esi s   Sa m p li n g   i n ter v al   Sid e - c h an n el  attac k   T - test   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Yu to   Miu r a   Gr ad u ate  Sch o o l o f   Scie n ce   a n d   E n g in ee r i n g ,   R its u m ei k an   Un i v er s it y   1 - 1 - 1   No j ih ig as h i,  K u s at s u ,   S h ig a,   5 2 5 - 8 5 7 7 ,   J a p an   E m ail:  y u to . m i u r a@ to m i y a m a - lab . o r g       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en t  y ea r s ,   f ie ld   p r o g r a m m ab le  g ate  ar r a y   ( FP GA )   h av e  b ee n   u s ed   as  in ter n et  o f   t h i n g s   ( I o T )   d ev ices  d u e   to   th e ir   lo w   p o w er   co n s u m p tio n   an d   lo w   co s t,  an d   h a v e  g r ea tl y   b en e f ited   o u r   li v es  [ 1 ] – [ 3 ] .   I o T   d ev ices  ar e  co n n ec ted   to   th e   in ter n e t  a n d   u s ed   to   co m m u n icate   b et w ee n   d ev ices   an d   co n n ec t   to   t h e  clo u d .   T h ey   h an d le  s o m e  i m p o r ta n t   s en s i tiv e  i n f o r m ati o n   an d   ca n   b e  attac k ed   f r o m   o u ts id e.   T h er ef o r e,   th e y   ar e  eq u ip p ed   w it h   cr y p to g r ap h ic   cir cu its   s u c h   a s   A E S  to   p r o tect  th e  i n f o r m atio n   [ 4 ] .  AE S   [ 5 ] ,   [ 6 ]   is   a n   ab b r ev iatio n   f o r   ad v an ce d   en c r y p tio n   s ta n d ar d ,   an   alg o r ith m   u s ed   to   en cr y p t  co m m u n icat i o n   d ata  in   w ir eless   lo ca l  ar ea   n et w o r k   ( L A N) .   AE S  w as  ap p r o v ed   b y   Nat io n al   I n s ti tu te   o f   S tan d ar d s   a n d   T e ch n o lo g y   ( NI ST )   i n   2 0 0 1   an d   h as  b ee n   u s ed   as  a  s tan d ar d   ev er   s in ce .   A   cr y p to g r ap h ic  cir cu it  i s   a  s p ec if ic  tr an s f o r m a tio n   ap p lied   to   s o m e  i n f o r m atio n   to   m a k e  it  d if f ic u lt  to   i n f er   th e  in f o r m atio n .   Ho w ev er ,   cr y p to g r ap h i c  cir cu its   ca n   h a v e   th eir   cr y p to g r ap h ic  k e y s   s to le n   th r o u g h   s id e - c h an n el  attac k s .   Sid e - ch a n n el  attac k s   ar e  attac k s   t h at  id en ti f y   cr y p to g r ap h ic  k e y s   b y   ap p l y i n g   s ta tis tica l  p r o ce s s in g   b ased   o n   p h y s ical  i n f o r m atio n   lea k ed   f r o m   cr y p to g r ap h ic  cir cu i ts .   Am o n g   th e m ,   t h e  p o w er   an a l y s is   att ac k ,   w h ic h   est i m a tes  t h e  cr y p to g r ap h ic  k e y   f r o m   th e  p o w er   co n s u m p tio n   ca u s e d   b y   p r o v id i n g   i n p u t  to   th e  cr y p to g r ap h ic  cir c u it,  is   o n e  o f   th e  m o s t  d an g er o u s   s id e - c h an n el  attac k s   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   R esear ch   o n   co u n ter m ea s u r es  ag ai n s t  s id e - c h an n el  attac k s   h as  b ee n   w id el y   co n d u cted .   Ma s k i n g   tech n iq u es  [ 9 ]   p r ev en t  attac k er s   f r o m   o b s er v in g   s e n s it iv e  in f o r m atio n   b y   i n s er ti n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Timin g   is s u es o n   p o w er si d e - ch a n n el  le a ka g e  o f a d v a n ce d   e n cryp tio n   s ta n d a r d   circu its   … ( Yu to   Miu r a )   617   r an d o m   n u m b er s   d u r in g   e n cr y p t io n .   T h is   tec h n iq u e  m ak e s   th e  s y s te m   r esis tan t  to   ex i s tin g   s id e - c h an n e l   attac k s   b u t  v u l n er ab le  to   n e w   t y p es  o f   attac k s   [ 1 0 ] .   On   th e  attac k er   s id e,   Sch elle n b er g   et  a l .  [ 1 1 ]   s u cc ess f u l l y   an al y ze s   p o w er   r e m o tel y ,   i n d icatin g   th e  t h r ea t o f   d iv er s if y i n g   s id e - ch a n n e l a ttack s .     T h er ef o r e,   s id e - ch an n el  attac k s   ar e  a  th r ea t  in   I o T   d ev ices .   I n   o r d e r   to   c o u n ter   th ese  att ac k s ,   it  is   n ec es s ar y   to   clar i f y   t h e  b a s ic  ch ar ac ter i s tics   o f   s id e - c h an n el  a ttack s .   T i m i n g   is s u es  ar e  th e   b asic   ch ar ac ter is tic s   o f   s id e - c h a n n el   attac k s   th a t  h av e  n o t  b ee n   elu cid ated .   T im in g   is s u e s   ar e  d ef i n ed   as  ti m i n g s   o f   clo ck   p er io d   an d   tim i n g s   o f   s a m p li n g   in ter v al.   Si n ce   p o w er   an al y s is   attac k s   u s e  a  lar g e  n u m b er   o f   p o w er   r ep o r ts   o b tain ed   at  ce r tain   in te r v als,  t h e  a m o u n t  o f   lea k ag e  d if f er s   w it h   d i f f er e n t  p o w er   s a m p lin g   i n ter v als.  I n   ad d iti o n ,   s in ce   th e  p o w er   co n s u m p tio n   o f   a  cir cu it  c h an g e s   w it h   t h e  ti m in g   o f   clo ck   ch a n g es,  d if f er en t  clo c k   p er io d s   w ill   ch a n g e  t h e  p o w e r   r ep o r ts ,   an d   s id e - c h a n n el   at tack   lea k a g e  w il l  c h an g e.   T h er ef o r e,   th is   p ap er   ev alu a tes  t h e  i m p ac t  o f   t w o   t i m i n g s   o f   t h e  A E S  cir cu it  o n   s id e - ch a n n el  leak a g e.   I f   t h is   ti m i n g   is s u e  is   n o t   clar if ied ,   th e  cr y p to g r ap h ic  cir cu it d esi g n er   ca n n o t c o n s id er   s ec u r it y   w h e n   s e tti n g   t h e  clo c k .   On   th e  o t h er   h an d ,   w h e n   d es ig n in g   s ca lab le  cir cu its ,   h i g h - lev el  s y n th e s is   ( H L S)  tech n i q u es  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ]   h av e  attr ac ted   m u c h   atte n tio n .   H L S   is   a  tech n o lo g y   t o   g en er ate  r eg is ter   tr an s f er   le v el  ( R T L )   cir cu its   f r o m   h i g h - lev el  la n g u a g es  s u ch   as  C /C +.   Gen er all y ,   R T L   cir cu it s   ar e  d if f ic u lt  to   u n d er s tan d ,   an d   HL S   tech n o lo g y   u s i n g   a  h i g h - le v el   lan g u ag e  th a t  ca n   b e  ea s ily   h an d led   is   ef f ec ti v e  in   cir cu it  d esig n .   R esear c h   o n   HL S  h as  b ee n   w id el y   co n d u ct ed ,   an d   it  is   k n o w n   t h at  cir c u i t  p er f o r m a n ce   ca n   b e  i m p r o v e d   b y   o p ti m i za tio n .   Ho w e v er ,   it  h as   also   b ee n   f o u n d   th a t  o p ti m izatio n   r ed u ce s   s id e - ch a n n el  attac k   r es is ta n ce   [ 1 4 ] .   T h is   p ap er   is   an   e x ten d ed   v er s io n   o f   [ 1 5 ] ,   o f f er in g   a  b r o ad er   r an g e  o f   e x p er i m en ts   a n d   m o r e  d etailed   a n al y s i s   a n d   r esu lts .   I n   th i s   ex p er i m en t,  A E S  cir cu its   w ith   d i f f er en t  clo c k   co n s tr ain t s   ar e  d esig n ed   u s in g   HL S  a n d   s i m u lated   r esp e ctiv el y .   W e  ev al u ate  t h e  a m o u n t  o f   s id e - c h an n el  lea k ag e  b y   p er f o r m i n g   T - test s   f r o m   t h e  p o w er   o b tain ed   f r o m   t h e  s i m u latio n s .   W e  ar g u e  th at  t h e  t w o   t i m in g s ,   clo ck   p er io d   an d   s a m p lin g   i n ter v al,   d o   n o t in ter f er e  w it h   ea ch   o th er   in   t h e  s id e - c h an n el  leak ag e  q u an t ities .   T h e  co n tr i b u tio n s   o f   th i s   p ap er   ar e  as f o llo w s .   −   W e  d esig n ed   s e v e n   A E S  cir c u its   w it h   d if f er en t  clo ck   p er i o d s   b y   H L S  an d   p r o v ed   th at  th e  a m o u n t  o f   s id e - c h an n el  lea k ag e  v ar ies   −   W e  p r o v ed   th at  t h e  s id e - c h an n el  lea k a g e  a m o u n t  o f   A E S  c ir cu its   v ar ie s   w it h   t h e  s a m p l i n g   in ter v al  in   p o w er   an al y s i s ;    −   W e   p r o v ed   th at  th e  clo ck   p er io d   an d   th e  s a m p lin g   i n ter v al  d o   n o t  in ter f er e  w i th   ea c h   o th er   in   th e  s id e - ch an n el  lea k ag e  a m o u n t o f   a n   A E S c ir c u it.   T h e  o r g an izatio n   o f   t h i s   p ap er   is   as   f o llo w s .   Sectio n   2   d escr i b e s   th e  d es ig n   m et h o d o lo g y   o f   t h e  A E S   cir cu it.  I n   s ec tio n   3 ,   w e  ev al u ate  th e  s id e - c h an n el  leak a g e  o f   th e  d esi g n ed   A E S  cir cu it.  Se ctio n   4   p r esen ts   th e   co n clu s io n s   o f   th is   p ap er   an d   f u tu r e  w o r k .       2.   ADVA NC E D  E N CRYP T I O N  ST AN DARD   C I RCU I T   D E SI G N S   T h is   ch ap ter   d escr ib es t h e  d es ig n   an d   s i m u latio n   m et h o d s   f o r   A E S   cir cu i ts .   Sec tio n   2 . 1   d es cr ib es th e   d esig n   o f   A E S  cir cu i ts   a n d   th e  p r ev io u s   k n o w led g e  r eq u ir e d   f o r   th is   s t u d y .   Sect io n   2 . 2   d escr ib es  th e  d es ig n   p r o ce d u r e  o f   th e  A E S  cir c u it  an d   th e  co n s tr ai n ts   s et.   Sectio n   2 . 3   d escr ib es  th e  s i m u latio n   m et h o d   an d   r esu l ts   o f   th e  A E S c ir c u it.     2 . 1 .     P re lim i na ries   2 . 1 . 1 .   Adv a nced  encr y ptio n sta nd a rd   A E S   is   al s o   ca lled   a  s y m m et r ic  k e y   cr y p to s y s te m ,   w h ic h   u s e s   th e   s a m e  k e y   f o r   en cr y p tio n   an d   d ec r y p tio n .   B e f o r e  A E S,  d ata   en cr y p tio n   s ta n d ar d   ( DE S) ,   a   s y m m etr ic  k e y   cr y p to s y s te m ,   w a s   w id el y   u s ed .   B it is   th e   s m alle s t u n it   o f   i n f o r m atio n   h a n d led   b y   a  co m p u ter ,   an d   th e  h i g h er   t h e  n u m b er   o f   b its ,   th e  b etter   t h e   en cr y p tio n   p er f o r m a n ce .   Ho w ev er ,   a  k ey   le n g t h   o f   5 6   b its   is   to o   s h o r t  to   p r ev en t  ex ter n al  a ttack s   an d   is   ea s il y   d ec ip h er ed .   A E S,  t h e  s u cc e s s o r   to   DE S,  allo w s   u s er s   to   ch o o s e  f r o m   1 2 8 ,   1 9 2 ,   o r   2 5 6   b i t  k e y   le n g th s .   A E S   also   p er f o r m s   f o u r   t y p e s   o f   co n v er s io n s :  S u b B y te s ,   Sh i f tR o w s ,   Mix C o l u m n s ,   a n d   A d d R o u n d Ke y .   T h e   en cr y p tio n   p r o ce s s   is   p er f o r m ed   b y   r ep ea ti n g   th e s e  f o u r   t y p es  o f   tr an s f o r m atio n s   m u ltip le  ti m e s   i n   a  s in g le  r o u n d .   T h is   en cr y p tio n   p r o ce s s   p r ev en t s   ex ter n al  attac k s   a n d   in f o r m atio n   lea k a g e.     −   Su b B y te s   is   a  p r o ce s s   th at  p er f o r m s   s u b s tit u tio n   i n   u n it s   o f   1   b y te  ac co r d in g   to   t h e  r u le  ca lled   S - b o x .   −   Sh i f t R o w s   is   a  p r o ce s s   t h at  s h i f ts   a  m atr i x   b y   4   b y tes to   th e  l ef t a cc o r d in g   to   a  ce r tain   r u le.   −   Mix C o lu m n s   is   a  p r o ce s s   t h at  p er f o r m s   m a tr ix   tr a n s f o r m atio n   in   4 - b y te  u n i ts .   −   A d d R o u n d Ke y   is   a  p r o ce s s   th at  tak es t h e  ex c lu s iv e  O R   ( XO R )   o f   a  p lain te x t a n d   a  r o u n d   k e y .      2 . 1 . 2 .   Side - cha nn el  a t t a ck   Sin ce   I o T   d ev ices  an d   in teg r a ted   cir cu i t   ( IC )   ca r d s   u s u all y   h an d le  co n f id en tia l  in f o r m atio n ,   th e y   ar e   eq u ip p ed   w it h   cr y p to g r ap h ic  c ir cu its   s u c h   as  A E S  to   en s u r e  s ec u r it y .   Ho w ev er ,   s id e - ch a n n el  attac k s   ca n   lead   to   th e  th ef t  o f   e n cr y p tio n   k e y s .   A   s id e - c h a n n el  attac k   is   an   attac k   to   in f er   co n f id en t ial  in f o r m atio n   b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  13 ,  No .   3 ,  No v e m b er   20 24 :  61 6 - 624   618   ap p ly i n g   s tat is tical  p r o ce s s i n g   b ased   o n   p h y s ical  in f o r m a tio n   leak ed   f r o m   t h e  d ev ice.   T h er e  ar e  v ar io u s   p h y s ical  in f o r m atio n   s u ch   a s   p o w er   co n s u m p tio n ,   ex ec u tio n   ti m e,   e lectr o m a g n e tic  w a v es,  ca ch e,   an d     n o is e   [ 1 6 ] .   Am o n g   t h e m ,   p o wer   an al y s is   a ttack s ,   w h ich   ac q u ir e  an d   a n al y ze   p o w er   at  ce r t ain   i n ter v al s ,   h a v e   b ec o m e  m ain s tr ea m   b ec a u s e  th e y   ar e  lo w - co s t  an d   ea s y   to   p er f o r m .   P o w er   an al y s i s   atta ck s   i n clu d e  s i m p le  p o w er   an al y s i s   ( SP A )  [ 1 7 ] ,  d if f er en tial  f a u lt  a n al y s i s   ( DF A )  [ 1 8 ] ,   an d   co r r elatio n   p o w er   an al y s i s   ( C P A )  [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   C P A   ar e  p ar ticu lar l y   t h r ea ten i n g   i n   t h e  I o T   f ield .   C PA   i s   an   attac k   tec h n iq u e  to   o b tain   a  s ec r et  k e y   b y   o b s er v in g   m u l tip le  p o w er   co n s u m p t io n   w a v e f o r m s   o f   a  cr y p to g r ap h ic  cir c u it  i n   o p er atio n   an d   s ta tis tica ll y   p r o ce s s in g   t h e m .   Fir s t,  th e  attac k er   en cr y p ts   m u l tip le  p r ep ar ed   p lain tex ts   w it h   a  cr y p to g r ap h ic  cir cu it  an d   co llects  th e  p o w er   co n s u m p ti o n   w a v ef o r m s   at  th at  ti m e.   Nex t,  h e  ca l cu late s   th e  h a m m i n g   d is tan ce   b et w ee n   th e  p lain te x t  an d   its   S - b o x   af t er   p ass in g   th r o u g h   it.  T h e  atta ck er   ass u m e s   2 5 6   k e y s   f o r   th e  ca lcu latio n   o f   th e   S - b o x   tr an s f o r m atio n .   Fi n all y ,   th e  co r r elatio n   co ef f icie n ts   ar e  ca lcu lated   f o r   ea ch   ass u m ed   k e y   v al u e  u s in g   th e  o b tain ed   p o w er   co n s u m p t io n   w a v e f o r m   an d   th e  h a m m in g   d is ta n ce .   T h e  co r r elatio n   co ef f icie n t  r an g e s   f r o m   - 1   to   1 .   T h e  clo s er   th e  ab s o lu te  v alu e  is   to   1 ,   th e  s tr o n g er   th e  co r r elatio n   b et w e en   th e  t w o   v al u es.   T h er ef o r e,   th e  v al u e  w i th   t h e   h i g h e s t  ab s o l u te  v a l u e  o f   th e  co r r elatio n   co ef f icie n t  ca n   b e  in f er r ed   as   th e   en cr y p tio n   k e y .     2 . 2 .     H i g h - lev el  s y t hes is   o n diff er ent   clo ck   co ns t ra ints   T h is   s tu d y   u s e s   HL S  tech n iq u es  f o r   th e  d esig n   o f   A E S  cir cu its .   T h e  ex p er i m en tal  f lo w   o f   th is   s tu d y   is   s h o w n   i n   F ig u r e  1 .   HL S   is   a  tech n iq u e  to   co n v er t  s o f t w a r e  p r o g r am s   s u ch   a s   C   a n d   C ++   in to   R T L   co d e.   C o m p ar ed   to   co n v en tio n all y   d esig n ed   R T L   co d e,   s o f t w ar e   p r o g r am s   h av e  a  s h o r ter   d escr ip tio n .   So f t w ar e  p r o g r am s   al s o   r eq u ir e  les s   ti m e  f o r   p r o g r a m   v er if icatio n .   Fro m   t h ese,   a  s ig n i f ica n t  r ed u ct i o n   in   cir cu it   d esi g n   ti m e  ca n   b e  ex p ec ted   [ 2 1 ] .   W e  u s e  Viv ad o   HL S  2 0 1 9 . 2   as  o u r   HL S  to o l.  T h e  cir cu its   to   b e  d esig n ed   ca n   b e   m o d i f ied   b y   s et tin g   co n s tr ai n ts   a n d   o p ti m izatio n s .   I n   t h i s   s t u d y ,   w e  f o c u s   o n   clo c k   co n s tr ain t s .   C lo c k   co n s tr ain t is a  p r e - s et  clo ck   p er io d   th at  u s er s   w an t to   o p er ate  an d   g e n er ates a   cir c u it t h at  o p er ates a t th at  c lo ck   p er io d .   Sev en   A E S   cir cu i ts   wer e  d esig n ed   b y   s etti n g   clo ck   co n s tr ain ts   f r o m   7 . 0   to   1 0 . 0   n s   at  0 . 5   n s   i n te r v a ls .   As a  s o f t w ar e  p r o g r a m ,   w e  u s e  th e  A E S p r o g r a m   t h at  ex is t s   in   C H Sto n e  [ 2 2 ] ,   a  b en ch m ar k   p r o g r am   f o r   HL S.           Fig u r e  1 .   Flo w   f r o m   A E S c ir c u it d esi g n   to   s id e - c h an n el  lea k ag e  ev al u atio n   in   t h i s   s t u d y       2 . 3 .     Sy nthesis   re s ult   L o g ic  s y n th e s is   an d   lo g ic  s i m u latio n   ar e  p er f o r m ed   u s in g   R T L   co d e   d esig n ed   HL S.  L o g ic   s y n t h es i s  is   th e  i m p le m en ta tio n   o f   lo g i c  cir cu its   f r o m   R T L   co d e  w r i tten   i n   Ver ilo g   h ar d w ar e  d esc r ip tio n   lan g u a g e  o r   VHDL .   W e  e m p lo y   Vi v ad o   2 0 1 9 . 2   f o r   lo g ic  s y n t h es is   a n d   l o g ic  s i m u latio n .   W e  s p ec i f y   a   Z y n q   X C 7 Z 0 2 0   as  th e  tar g e t d ev ice.   L o g ic  s i m u l atio n   o f   t h e  s e v e n   s y n th e s ized   A E S c ir cu it s   is   to   b e  p er f o r m e d   in   Vi v ad o .   C lo c k   p er io d   o f   th e  cir cu it s   s h o u ld   r u n   a s   f ast  a s   t h e  s et  c lo ck   co n s tr ain t s .   T h e  r ea s o n   f o r   e m p lo y i n g   lo g ic   s i m u lat io n   i n   t h e  ex p er i m en t  i s   th at  it a llo w s   f o r   m o r e  ac cu r ate  p o w er   an al y s i s   s i n ce   t h er e  ar e  n o   er r o r s   d u e  to   n o is e  o r   e n v ir o n m e n t.   I n   t h i s   s tu d y ,   2 0   en cr y p tio n s   o f   1 2 8 - b it  r an d o m   p lai n te x ts   an d   1 0   en cr y p tio n s   o f   f ix ed   p lain tex ts   ar e  p er f o r m ed .   L o g ic  s i m u latio n   is   p er f o r m ed   in   Viv ad o   u n d er   th ese  co n d itio n s   to   o u tp u t  v a lu e   ch an g e  d u m p   ( VC D)   f ile  co n tain i n g   i n f o r m atio n   ab o u t  th e   cir cu it.  T h e  n u m b er   o f   clo c k   c y cles,  ex ec u tio n   ti m e,   n u m b er   o f   s lice s ,   av er ag e  p o w er ,   an d   en er g y   co n s u m p tio n   o b tain ed   f r o m   th e  l o g ic  s i m u lat io n   ar e  s h o w n   in   T ab le  1 .     T ab le   1   s h o w s   th at  p o w er   an d   en er g y   co n s u m p tio n   ten d   to   d ec r ea s e  w ith   lar g er   clo ck   co n s tr ain ts .   T h ey   d o   n o t  ch an g e  w h e n   th e   clo ck   co n s tr ain t  is   lar g er   th a n   9 . 0   n s .   T h is   is   s i n ce   th e  n u m b er   o f   clo ck   c y cles   d o es  n o t  ch an g e  w h e n   th e  clo ck   co n s tr ai n t  b ec o m es  lar g er   t h an   9 . 0   n s .   A E S  cir cu it  d esi g n ed   in   th is   s t u d y   d id   n o t sh o w   a n y   co r r elatio n   i n   t h e  n u m b er   o f   s lice s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Timin g   is s u es o n   p o w er si d e - ch a n n el  le a ka g e  o f a d v a n ce d   e n cryp tio n   s ta n d a r d   circu its   … ( Yu to   Miu r a )   619   T ab le  1 .   Sy n th e s is   a n d   s i m u lat io n   r esu lt s   o f   ea c h   A E S c ir cu i t   V a r i a b l e   R e su l t   C l o c k   c o n st r a i n t   [ n s ]   7 . 0   7 . 5   8 . 0   8 . 5   9 . 0   9 . 5   1 0 . 0   C l o c k   c y c l e s   5 , 8 8 9   5 , 8 2 5   5 , 3 5 9   5 , 2 2 3   4 , 5 5 9   4 , 5 5 9   4 , 5 4 4   Ex e c u t i o n   t i me   [ n s ]   4 1 , 2 2 3   4 3 , 6 8 8   4 2 , 8 7 2   4 4 , 3 9 6   4 1 , 0 3 1   4 3 , 3 1 1   4 5 , 4 4 0   S l i c e s   6 5 5   6 5 1   6 3 2   6 5 6   6 4 8   6 4 3   6 5 1   A v e r a g e   p o w e r   [ u W ]   1 2 , 2 1 3   1 1 , 1 8 2   1 0 , 8 3 7   1 0 , 3 8 9   1 0 , 5 3 5   9 , 9 8 1   9 , 6 3 5   En e r g y   c o n su m p t i o n   [ n J ]   5 0 3   4 8 8   4 6 4   4 6 1   4 3 2   4 3 2   4 3 7       3.   P O WE R  SI DE - CH AN NE L   L E AK A G E   ANA L YS I S   T h is   ch ap ter   p r o v id es a n   o v er v ie w   o f   t h e  ex p er i m en ts .   Secti o n   3 . 1   d escr ib es th e  p o w er   a n al y s i s   an d   ev alu a tio n   m et h o d s .   Sectio n   3 . 2   d escr ib es th e  ev alu a tio n   o f   t h e  i m p ac t o f   clo ck   co n s tr ain t s   o n   th e  a m o u n t o f   s id e - c h an n el  lea k a g e.   Sec tio n   3 . 3   d escr ib es th e  ev alu atio n   o f   th e  i m p ac t o f   p o w er   s a m p lin g   in ter v al  o n   s id e - ch an n el  lea k ag e.   Sec tio n   3 . 4   d escr ib es th e  e v alu a tio n   o f   t h e  i m p ac t o f   t w o   ti m i n g   f ac to r s   o n   th e  a m o u n t o f   s id e - c h an n el  lea k ag e.     3 . 1 .     P o w er   a na ly s is   m et ho d s   I n   th i s   s t u d y ,   p o w er   an al y s is   is   p er f o r m ed   u s i n g   V C D  f il es  o b tain ed   f r o m   Vi v ad o   an d   a  p o w er   an al y s is   to o l  [ 2 3 ] .   T h is   to o l d iv id es t h e  V C D  f ile s   o u tp u t b y   Viv ad o   w it h   s a m p li n g   in ter v al   an d   co n v er ts   ea c h   in to   a  s w itc h i n g   ac ti v it y   i n ter ch an g e  f o r m at  ( S A I F)   f ile.   T h e  SA I F  f ile  is   a  f ile  th at  co n ta in s   th e  o n /o f f   s ta te   ti m e  o f   ea c h   s ig n al.   S A I F  f il e  ca n   b e  in p u t  i n to   Vi v ad o   to   o u tp u t  p o w er   co n s u m p tio n .   A ll  o f   th e  d i v id ed   S A I F  f iles   ca n   b e  u s ed   i n   P y th o n   to   o b tai n   t h e  p o w er   w a v ef o r m   o f   th e  c ir cu it  a s   s h o w n   i n   Fi g u r e  2 .   T h e  h o r izo n tal  a x is   is   ti m e  a n d   th e   v er tical   a x i s   i s   t h e  ab s o lu te  v alu e  o f   T - v al u e.   T h ese  p o w er   w a v e f o r m s   ar e  u s ed   to   ev alu ate  t h e  s id e  ch a n n el  le ak ag e.           Fig u r e  2 .   P o w er   w av e f o r m   o b t ain ed   b y   s i m u latio n       I n   th i s   s tu d y ,   W elch ' s   T - test   [ 2 4 ]   is   u s ed   to   ev alu ate  th e  a m o u n t  o f   s id e - ch a n n el  leak a g e.   T - test   is   o n e  o f   th e  m etr ics  to   ev al u ate   th e  r esis ta n ce   to   s id e - c h an n el   attac k s .   T   v alu e  is   ca lc u lated   u s i n g   t h e  ac q u ir ed   p o w er   tr ac e.   T - v al u e  i s   a  m ea s u r e  o f   t h e  d i f f er e n ce   b et w ee n   th e  m ea n   a n d   v ar i an ce   o f   t h e  t w o   d ata  s ets   to   b e   co m p ar ed   an d   is   o b tain ed   b y   t h e  ( 1 ) .     = ̅ ̅ ̅ ̅ − ̅ ̅ ̅ ̅ √ 2 + 2   ( 1)     I n   th is   p ap er ,   A   an d   B   ar e  t h e  t w o   s e ts   o f   d ata  s et s ,   N A   a n d   N B   ar e  t h e  n u m b er   o f   d ata  s ets,  X A   an d   X B   ar e  s a m p le  a v er ag e s ,   an d   S A   a n d   S B   ar e  s ta n d ar d   d ev iatio n s .   Data s ets   A   a n d   B   in   t h is   ex p er i m en t  ar e  r an d o m   an d   f i x ed   p lain te x ts .   N   is   2 0   an d   1 0   ti m es,  r esp ec ti v el y .   X   a n d   S   ar e  ca lcu lated   f r o m   3 0   d ata  s ets.   B as icall y ,   i f   th er e  is   v ar iatio n   i n   p o w er   co n s u m p tio n   r elati v e  to   i n p u t,  t h e   d ev ice  is   at  r is k .   I n   o t h er   w o r d s ,   th e  h ig h er   th e  T   v alu e,   t h e  lo w er   th e  s id e - ch a n n el  attac k   r esi s tan ce .   T h e  w o r k   in   [ 2 5 ] ,   in   th e  telec o m m u n i ca tio n s   f ie ld ,   if   th e   ab s o lu te  v al u e  o f   T   is   g r ea ter   t h an   4 . 5 ,   th e  cir cu it  is   co n s id er ed   v u ln er ab le  to   s id e - ch a n n el  attac k s .   T h er ef o r e,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  13 ,  No .   3 ,  No v e m b er   20 24 :  61 6 - 624   620   w e  ad o p t  4 . 5   as   th e  T - v al u e  th r es h o ld .   T h e  co m p ar is o n   is   m ad e  b et w ee n   f ix ed   an d   r an d o m   p lain tex t s .   Sin c e   th e  T - v al u e  is   ca lcu lated   f o r   ea ch   p o w er ,   th e  n u m b er   o f   T - v alu es  v ar ies  d ep en d i n g   o n   th e   s a m p li n g   in ter v al.   T h e  r esu lts   o f   th e  T   test   ar e  s h o w n   in   Fig u r e  3 .   T h e  h o r izo n t al  ax is   s h o w s   ti m e  an d   t h e  v er tical  ax i s   s h o w s   T - v alu e s .   T h is   is   th e  r es u lt  o f   p o w er   an al y s is   o f   a n   A E S  c ir cu it  w it h   a  clo ck   p er io d   o f   1 0 . 0   n s   an d   s a m p li n g   in ter v a l  o f   1 0 . 0   n s .   Sin ce   FP GAs  ar e  u s ed   in   a  v ar iet y   o f   s itu a tio n s ,   it  i s   d if f ic u lt  to   ev alu ate  s id e - ch a n n el   attac k   r esi s tan ce   u s in g   a  s i n g l e  m etr ic.   T h er ef o r e,   th is   s tu d y   u s es  th e  f o llo w i n g   f o u r   m etr i cs  [ 2 6 ]   to   ev alu ate  th e  a m o u n t  o f   s id e - ch a n n el  le ak ag e  i n   A E S  cir c u its .   ≥ 4 . 5 :   Nu m b er   o f   ti m es  T - v al u es  i s   4 . 5   o r   h ig h er ;  :  Av er ag e  o f   ab s o lu te  T - v al u e s ;  ≥ 4 . 5 :  P e r ce n tag e  o f   T - v alu e s   is   4 . 5   o r   h ig h er ;   an d      :  Ma x i m u m   ab s o lu te  T - v alu e .   T h is   ex p er i m e n t  w as  d i v id ed   in to   th r ee   m ai n   p ar ts :  i)   ev al u ati n g   t h e  e f f ec t  o f   clo ck   p er io d   o n   th e   A E S  c ir cu it   ( clo ck   p er io d :  7 . 0   to   1 0 . 0   n s   an d   s a m p li n g   i n ter v al :  1 0   n s ) ;  ii)  p o w er   at  d if f er e n t  s a m p li n g   in ter v a ls   ( clo ck   p er io d :  1 0 . 0   n s   an d   s a m p li n g   i n ter v a l:  1   to   1 , 0 0 0   n s ) ;  an d   iii)  s id e  ch a n n el  leak ag e  a m o u n t  a t   t w o   ti m i n g s   ( clo ck   p er io d : 7 . 0   to   1 0 . 0   n s   an d   s a m p l in g   i n ter v al:  1   to   1 , 0 0 0   n s ).           Fig u r e  3 .   T - test   r esu lt     3 . 2 .     P o w er   a na ly s is   un der  di f f er ent   clo ck   co ns t ra ints   T h is   ex p er i m e n t  u s e s   s e v en   AE S  cir cu its   w it h   s a m p li n g   i n te r v als  o f   1 0   n s   an d   clo ck   p er io d s   o f   7 . 0 ,   7 . 5 ,   8 . 0 ,   8 . 5 ,   9 . 0 ,   9 . 5 ,   an d   1 0   n s .   T h e  r elatio n s h ip   b et w ee n   t h e  clo ck   p er io d   an d   th e  f o u r   m etr ics  i s   s h o w n   i n   Fig u r e  4 .   T h e  v er tical  ax is   s h o w s   t h e  r es u lt  o f   ea c h   m etr ics ,   an d   th e  h o r izo n ta l  ax i s   s h o w s   th e  clo ck   p er io d .   Fro m   Fig u r e s   4( a )   an d   ( b ) ,   f o r     an d   ≥ 4 . 5 ,   a  p o s itiv e  co r r elatio n   is   o b s er v ed ,   an d   th e  lar g er   th e  clo c k   p er io d ,   th e  lar g er   th e  leak ag e .   T h e  leak ag e  d ec r ea s es  w h e n   th e  clo ck   p er io d   i s   d ec r ea s ed ,   b u t  th e  en er g y   co n s u m p tio n   i n cr ea s es.  T h er e   is   al s o   a  cr itical   v al u e  at   w h i ch   H L S   b ec o m es   i m p o s s ib le.   Fro m   Fi g u r e  4 ( c ) ,   f o r   ≥ 4 . 5 ,   a  n eg ati v e  co r r elatio n   is   o b s er v ed ,   an d   th e  s m aller   t h e  clo ck   p er io d   is ,   th e  lar g er   th e  leak a g e  is .   I n cr ea s in g   th e  clo ck   p er io d   d ec r ea s es  th e  a m o u n t  o f   leak a g e  b u t  in cr ea s es  t h e  ex ec u t io n   ti m e,   w h ic h   m a y   d eg r ad e  th e  p er f o r m a n ce   o f   t h e  cir cu it.  Fi g u r e  4 ( d )   s h o w s   th at  th e  co r r elatio n   co u ld   n o t  b e  co n f ir m ed   f o r    .   Ho w ev er ,   all  ar e  ab o v e  4 . 5 ,   w h ic h   p r o v es th at   s o m e  lea k a g e  o cc u r s .     3 . 3 .     P o w er   a na ly s is   un der  di f f er ent   s a m pl ing   inret v a ls   T h is   ex p er i m e n t  m ea s u r es  t h e   leak ag e  o f   a  s i n g le  A E S  cir c u it  w ith   c lo ck   p er io d   o f   1 0   n s   at  m u ltip le   s a m p li n g   in ter v als  f r o m   1   to   1 , 0 0 0   n s .   Fi g u r e  5   s h o w s   t h e   r elatio n s h ip   b et w ee n   t h e  s a m p lin g   i n ter v als  a n d   f o u r   m etr ics.  T h e  lo g ar ith m   i s   u s ed   f o r   t h e  s a m p lin g   i n ter v al  o n   th e  h o r izo n tal  ax is   a n d   th e  in d icato r   ≥ 4 . 5   o n   th e  v er tical  ax is .   Fro m   Fi g u r e  5 ( a) ,   f o r   ≥ 4 . 5 ,   a  n eg ativ e  co r r elatio n   is   o b s er v ed ,   an d   th e  n ar r o w er   th e   s a m p li n g   in ter v al,   th e  g r ea ter   th e  s id e - ch a n n el  leak a g e.   I t  is   ex p ec ted   th at  ≥ 4 . 5   in cr ea s es  w h en   th e  s a m p li n g   in ter v a l  is   s m all  b ec au s e  t h e  n u m b er   o f   T   v alu es  ca lcu la ted   in cr ea s es.  Fro m   Fi g u r es  5 ( b )   a n d   ( c) ,   f o r     an d   ≥ 4 . 5 ,   a  p o s itiv e  co r r elatio n   is   o b s e r v ed ,   an d   th e   a m o u n t  o f   s id e - c h an n el  leak a g e  i s   lar g er   f o r   w i d er   s a m p li n g  in ter v a ls .   Fi g u r e  5 ( d )   s h o w s   t h at  n o   co r r elatio n   co u ld   b e  co n f ir m ed   f o r   .   Ho w e v er ,   s i m ila r   to   th e  r esu lts   in   3 . 2 ,     is   ab o v e  4 . 5   f o r   all  s a m p lin g   i n ter v als,  p r o v i n g   t h at  s o m e  i n f o r m atio n   is   lea k ed .   Fo r     an d   ≥ 4 . 5 ,   ev alu ated   as  a   p e r ce n tag e  o f   th e  to tal,   th e  co r r elatio n   w a s   s tr o n g   u p   to   a   s a m p lin g   in ter v a l  o f   1 0   n s ,   b u t  b ec am e  w ea k er   af ter   th at.   T h e  co r r elatio n   co ef f icien t s   f o r   th e  f o u r   m etr ics  f r o m   1   to   1 , 0 0 0   n s ,   1   to   1 0   n s ,   an d   1 0   to   1 , 0 0 0   n s   ar e  s h o w n   i n   T ab le  2 .   T h ese  v al u es  i n d icat e  th at  t h e  co r r elatio n   ch a n g ed   g r ea tl y   a f ter   1 0   n s ,   w h ic h   is   t h e  clo ck   p er io d .   Fro m   th is   r es u lt,  it  is   ea s y   to   d eter m in e  t h e  o p ti m al  s a m p li n g   i n ter v al  f o r   leak a g e  w h e n   co n d u cti n g   p o w er   an al y s is   at  s a m p li n g   i n ter v als s m al l er   th an   t h e  clo ck   p er io d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Timin g   is s u es o n   p o w er si d e - ch a n n el  le a ka g e  o f a d v a n ce d   e n cryp tio n   s ta n d a r d   circu its   … ( Yu to   Miu r a )   621       ( a)   ( b )           ( c)   ( d )       Fig u r e  4 .   C o r r elatio n   b et w ee n   en er g y   co n s u m p tio n   a n d   s id e - ch an n el  attac k   r esi s tan ce ,   ( a )   en er g y   co n s u m p tio n   an d   ,  ( b )   en er g y   co n s u m p tio n   an d   ≥ 4 . 5 ,  ( c )   en er g y   co n s u m p tio n   an d   ≥ 4 . 5 ,     an d   ( d )   en er g y   co n s u m p tio n   a n d              ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  5 .   C o r r elatio n   b et w ee n   s a m p li n g   in ter v al  an d   s id e - c h a n n el  lea k a g e,   ( a)   s a m p li n g   i n t er v al  an d   ≥ 4 . 5 ,  ( b )   s am p li n g   in ter v al  an d   ,   ( c)   s a m p li n g   i n ter v al  an d   ≥ 4 . 5 ,  an d   ( d )   s a m p li n g   i n ter v al  an d      0 . 9 5 1 . 0 0 1 . 0 5 1 . 1 0 1 . 1 5 1 . 2 0 6 . 5 7 . 5 8 . 5 9 . 5 1 0 . 5 A v e r a g e   o f   T - v a l u e Clo c k   P e rio d   [ n s] 7 . 5 8 . 0 8 . 5 9 . 0 9 . 5 1 0 . 0 1 0 . 5 1 1 . 0 6 . 5 7 . 5 8 . 5 9 . 5 1 0 . 5 P e r c e n t a g e   o f   T - v a l u e s  i s  4 . 5   o r   h i g h e r Clo c k   P e rio d   [ n s] 1 7 4 1 7 6 1 7 8 1 8 0 1 8 2 1 8 4 1 8 6 1 8 8 6 . 5 7 . 5 8 . 5 9 . 5 1 0 . 5 Nu m b e r  o f   T - v a lu e   is  4 . 5   o r  h ig h e r Clo c k   P e rio d   [ n s] 0 . 0 5 . 0 1 0 . 0 1 5 . 0 2 0 . 0 2 5 . 0 6 . 5 7 . 5 8 . 5 9 . 5 1 0 . 5 M a x im u m   T - v a lu e Clo c k   P e rio d   [ n s] 1 10 1 0 0 1 0 0 0 1 10 1 0 0 1 0 0 0 Nu m b e r  o f   T - v a lu e   is  4 . 5   o r  h ig h e r Sam p lin g  In te rv a l  [ n s ] 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 1 10 1 0 0 1 0 0 0 A v e ra g e   o f   T - v a lu e S a m p li n g   In terv a l  [ n s] 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 1 10 1 0 0 1 0 0 0 P e rc e n tag e   o f   T - v a lu e s  is  4 . 5   o r  h ig h e r S a m p li n g   In terv a l  [ n s] 1 0 . 0 1 2 . 0 1 4 . 0 1 6 . 0 1 8 . 0 2 0 . 0 2 2 . 0 1 10 1 0 0 1 0 0 0 Max i mu m  T - valu e S a m p li n g   In terv a l  [ n s] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  13 ,  No .   3 ,  No v e m b er   20 24 :  61 6 - 624   622   T ab le  2 .   C o r r elatio n   v alu es a t  r an g e  o f   s a m p li n g   in ter v al   S a mp l i n g   i n t e r v a l   r a n g e   [ n s ]   1   t o   10   1   t o   1 , 0 0 0   10   t o   1 , 0 0 0   ≥ 4 . 5   - 0 . 7 3   - 0 . 4 9   - 0 . 5 9      0 . 8 5   0 . 5 7   0 . 5 1   ≥ 4 . 5   - 0 . 9 3   - 0 . 6 1   - 0 . 4 9      - 0 . 7 0   - 0 . 3 7   - 0 . 4 4       3 . 4 .     E v a lua t i o n o f   t wo   t i m in g s   f o r  s ide - cha nn el  lea k a g e   Fig u r e  6   s h o w s   t h e  r elatio n s h ip   b et w ee n   c lo ck   p er io d ,   s am p lin g   i n ter v al,   an d   s id e - c h a n n el   attac k   leak ag e.   T h e  h o r izo n ta l  ax i s   s h o w s   t h e  clo ck   p er io d ,   an d   th e  s a m p li n g   in ter v al  is   in d icate d   b y   co lo r   co d in g .   T h e  v er tical  ax i s   s h o w s   th e  ev alu a tio n   o f   ea ch   m e tr ic.   Fro m   Fi g u r e  6 ( a) ,   f o r  ≥ 4 . 5 ,   th e  a m o u n t  o f   s id e - ch an n el  lea k ag e  i s   h i g h er   w h e n   th e  clo c k   p er io d   is   lar g er   an d   th e  s a m p li n g   in ter v al  is   s m a ller .   T a b le  1   s h o w s   t h at  ≥ 4 . 5   is   af f ec ted   b y   th e  h i g h er   clo ck   p er io d   b ec au s e  th e  h ig h er   th e  clo ck   p er io d ,   th e  lo n g er   th e  ex ec u tio n   ti m e.   Als o ,   as  in   3 . 3 ,   it  is   ex p ec ted   th at  ≥ 4 . 5   in cr ea s es  w h e n   th e  s a m p li n g   in ter v al  is   s m all   b ec au s e  th e   n u m b er   o f   T   v alu es  ca lc u late d   in cr ea s es.  Fro m   F ig u r e s   6 ( b )   an d   ( c) ,   f o r     an d   ≥ 4 . 5 ,   th e  s id e  ch an n e l   leak ag e  is   h ig h er   f o r   lar g er   s a m p lin g   i n ter v a ls   a n d   is   les s   a f f ec ted   b y   t h e  clo ck   p er io d .   Fro m   Fi g u r e  6 ( d ) ,   f o r    ,   th e  s id e  ch an n el  lea k ag e  v a r ies,  b u t  n o   co r r elatio n   ca n   b e  o b s er v ed .   Sin ce   th e  p o w er   ch an g e  in   t h e   cir cu it  v ar ies   w it h   t h e  clo c k   p er io d ,   o n e  w o u ld   e x p ec t  t h e r e  to   b e  a  p ar ticu lar   c h an g e  i n   t h e  s id e - c h an n el   leak ag e  a m o u n t  w h e n   it  i s   eq u al  to   th e  s a m p li n g   i n ter v al.   Ho w e v er ,   th e  e x p er i m e n tal  r e s u lt s   s h o w   th a t  th er e   is   n o   s p ec ial  ch a n g e  in   s id e - c h an n el  at tack   lea k a g e.           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  6 .   C o r r elatio n   b et w ee n   clo ck   f r eq u e n c y ,   s a m p li n g   in t er v al  an d   s id e - ch a n n el  attac k   l ea k ag e,   ( a)   clo ck   f r eq u en c y ,   en er g y   co n s u m p t io n ,   an d   ≥ 4 . 5 ,  ( b )   clo ck   f r eq u en c y ,   e n er g y   co n s u m p tio n ,   an d   ,  ( c)   c lo ck   f r eq u en c y ,   en er g y   co n s u m p t io n ,   an d   ≥ 4 . 5 ,   an d   ( d )   cl o ck   f r eq u en c y ,   en er g y   co n s u m p tio n   an d      0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 10 9 8 7 N u m b e r o f   T - v a lu e   is  4 .5   o r  h ig h e r Clo c k   P e rio d   [ n s] S a m pl i n g  I n t e r v a l   [ n s ] : 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 10 9 8 7 A v e ra g e   o f   T - v a lu e C lo ck   P er io d   [ n s ] S a m pl i n g  I n t e r v a l   [ n s ] : 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 12 10 9 8 7 P e rc e n ta g e  o f  T - v a lu e s   is 4 .5   o r  h ig h e r C lo ck   P er io d   [ n s ] Sa m pl i n g  I n t e r v a l   [ n s ] : 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 25 30 10 9 8 7 M a x im u m   T - v a lu e C lo ck   P er io d   [ n s ] Sa m pl i n g  I n t e r v a l   [ n s ] : 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Timin g   is s u es o n   p o w er si d e - ch a n n el  le a ka g e  o f a d v a n ce d   e n cryp tio n   s ta n d a r d   circu its   … ( Yu to   Miu r a )   623   4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   s tu d y ,   s e v e n   A E S  cir cu its   w ith   d i f f er e n t  clo ck   co n s tr ain ts   w er e  d esig n ed   f r o m   H L S,  an d   s id e  ch an n el  lea k ag e  a m o u n t  o f   p o w er   an al y s is   attac k   at  d if f er en t  s a m p li n g   i n ter v als  is   e v al u at ed .   C o r r elatio n s   ar e  co n f ir m ed   b et w ee n   clo ck   p er io d   an d   s id e  ch an n el  lea k ag e  a m o u n t,  an d   s a m p lin g   i n ter v a l  an d   s id e  ch an n el   leak ag e  a m o u n t.  Ho w e v er ,   th e  ex p er i m en tal  r es u lt s   s h o w e d   th at  clo ck   p er io d   an d   s am p lin g   in ter v al  d o   n o t   in ter f er e  w ith   ea ch   o t h er   i n   th e  s id e - c h an n el  leak a g e  q u a n tit ies.   I n   t h e  f u tu r e,   w e  w i ll  es ta b lis h   a  clo c k   d esi g n   m et h o d o lo g y   f o r   cr y p to g r ap h i c  cir cu its .   T h is   w ill  en ab le  cir cu it  d esi g n   t h at  allo w s   d esi g n er s   to   co n s id er   n o t  o n l y   cir c u it p er f o r m a n ce   b u t a ls o   s ec u r i t y .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   w o r k   is   p ar tl y   s u p p o r ted   b y   J ap an   So ciety   f o r   th e  P r o m o tio n   o f   Scien ce   ( J SP S)  KAKE NHI   Gr an t N u m b er s   2 0 H0 0 5 9 0 ,   2 1 K1 9 7 7 6   an d   2 2 K2 1 2 7 6 .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   C .   B o b d a   e t   a l . ,   “ T h e   f u t u r e   o f   F P G A   a c c e l e r a t i o n   i n   d a t a c e n t e r s  a n d   t h e   c l o u d , ”   AC M  T r a n sa c t i o n s   o n   Re c o n f i g u r a b l e   T e c h n o l o g y   a n d   S y st e m s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   3 ,   p p .   1 – 4 2 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 5 / 3 5 0 6 7 1 3 .   [ 2 ]   J.  J.   R o d r i g u e z - A n d i n a ,   M .   D .   V a l d e s - P e n a ,   a n d   M .   J.   M o u r e ,   “ A d v a n c e d   f e a t u r e s  a n d   i n d u s t r i a l   a p p l i c a t i o n s  o f   F P G A s — a  r e v i e w ,”  I EEE  T ra n s a c t i o n s   o n   I n d u s t ri a l   I n f o rm a t i c s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   4 ,   p p .   8 5 3 – 8 6 4 ,   A u g .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI I . 2 0 1 5 . 2 4 3 1 2 2 3 .   [ 3 ]   E.   M o n m a sso n ,   L .   I d k h a j i n e ,   M .   N .   C i r st e a ,   I .   B a h r i ,   A .   T i sa n ,   a n d   M .   W .   N a o u a r ,   “ F P G A s  i n   i n d u s t r i a l   c o n t r o l   a p p l i c a t i o n s , ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   I n f o r m a t i c s ,   v o l .   7 ,   n o .   2 ,   p p .   2 2 4 – 2 4 3 ,   M a y   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI I . 2 0 1 1 . 2 1 2 3 9 0 8 .   [ 4 ]   Y .   K u mar  a n d   P .   P u r o h i t ,   “ H a r d w a r e   i mp l e me n t a t i o n   o f   a d v a n c e d   e n c r y p t i o n   s t a n d a r d , ”   i n   2 0 1 0   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o rks ,   I EEE,   N o v .   2 0 1 0 ,   p p .   4 4 0 – 4 4 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C I C N . 2 0 1 0 . 8 9 .   [ 5 ]   J.  N e c h v a t a l   e t   a l . ,  “ R e p o r t   o n   t h e   d e v e l o p me n t   o f   t h e   a d v a n c e d   e n c r y p t i o n   st a n d a r d   ( A ES) , ”   J o u rn a l   o f   R e se a r c h   o f   t h e   N a t i o n a l   I n st i t u t e   o f   S t a n d a r d s  a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 0 6 ,   n o .   3 ,   p .   5 1 1 ,   M a y   2 0 0 1 ,   d o i :   1 0 . 6 0 2 8 / j r e s.1 0 6 . 0 2 3 .   [ 6 ]   S .   H a sa n ,   A .   G h a f o u r i ,   A .   D u b e y ,   G .   K a r sai ,   a n d   X .   K o u t so u k o s,   “ V u l n e r a b i l i t y   a n a l y si s  o f   p o w e r   s y st e ms  b a se d   o n   c y b e r - a t t a c k   a n d   d e f e n se   mo d e l s,”   i n   2 0 1 8   I EEE   P o w e r  &   En e r g y   S o c i e t y   I n n o v a t i v e   S m a rt   G ri d   T e c h n o l o g i e s C o n f e r e n c e   ( I S G T ) ,   I EEE,   F e b .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S G T . 2 0 1 8 . 8 4 0 3 3 3 7 .   [ 7 ]   M .   L i ,   Z .   Y a n g ,   L .   H e ,   a n d   Y .   T e n g ,   “ R e se a r c h   o n   t y p i c a l   mo d e l   o f   n e t w o r k   i n v a si o n   a n d   a t t a c k   i n   p o w e r   i n d u st r i a l   c o n t r o l   sy st e m,”   i n   2 0 1 9   I EEE   4 t h   Ad v a n c e d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y ,   El e c t r o n i c   a n d   Au t o m a t i o n   C o n t r o l   C o n f e re n c e   ( I AEAC ) ,   I EEE,   D e c .   2 0 1 9 ,   p p .   2 0 7 0 – 2 0 7 3 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I A E A C 4 7 3 7 2 . 2 0 1 9 . 8 9 9 7 6 4 9 .   [ 8 ]   S .   C h h a b r a   a n d   K .   L a t a ,   “ En h a n c i n g   d a t a   se c u r i t y   u s i n g   o b f u sca t e d   1 2 8 - b i t   a e s  a l g o r i t h m   -   a n   a c t i v e   h a r d w a r e   o b f u sc a t i o n   a p p r o a c h   a t   R TL   l e v e l , ”   i n   2 0 1 8   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Ad v a n c e s  i n   C o m p u t i n g ,   C o m m u n i c a t i o n s  a n d   I n f o rm a t i c s   ( I C AC C I ) ,   I EEE,   S e p .   2 0 1 8 ,   p p .   4 0 1 – 4 0 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A C C I . 2 0 1 8 . 8 5 5 4 5 6 2 .   [ 9 ]   Y .   Z h a o ,   H .   N i s h i k a w a ,   X .   K o n g ,   a n d   H .   T o mi y a ma,   “ S i d e   c h a n n e l   p o w e r   a n a l y si s  r e si st a n c e   e v a l u a t i o n   o f   m a sk e d   a d d e r s  o n   F P G A , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R e c o n f i g u r a b l e   a n d   Em b e d d e d   S y st e m s   ( I J RES ) ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   9 7 – 1 1 2 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r e s.v 1 2 . i 1 . p p 9 7 - 1 1 2 .   [ 1 0 ]   A .   G o h r ,   F .   L a u s,  a n d   W .   S c h i n d l e r ,   “ B r e a k i n g   m a s k e d   i m p l e me n t a t i o n s   o f   t h e   c l y d e - c i p h e r   b y   me a n s  o f   si d e - c h a n n e l   a n a l y s i s,”   I AC R   T ra n s a c t i o n s   o n   C ry p t o g ra p h i c   H a r d w a r e   a n d   Em b e d d e d   S y st e m s ,   p p .   3 9 7 – 4 3 7 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 4 6 5 8 6 / t c h e s.v 2 0 2 2 . i 4 . 3 9 7 - 4 3 7 .   [ 1 1 ]   F .   S c h e l l e n b e r g ,   D .   R .   E .   G n a d ,   A .   M o r a d i ,   a n d   M .   B .   T a h o o r i ,   “ A n   i n s i d e   j o b :   r e mo t e   p o w e r   a n a l y si s  a t t a c k s  o n   F P G A s,”   i n   2 0 1 8   D e s i g n ,   A u t o m a t i o n   &   T e st   i n   E u ro p e   C o n f e re n c e   &   Ex h i b i t i o n   ( D ATE) ,   I EEE,   M a r .   2 0 1 8 ,   p p .   1 1 1 1 – 1 1 1 6 .   d o i :   1 0 . 2 3 9 1 9 / D A T E. 2 0 1 8 . 8 3 4 2 1 7 7 .   [ 1 2 ]   G .   M a r t i n   a n d   G .   S mi t h ,   “ H i g h - l e v e l   sy n t h e si s:   p a st ,   p r e se n t ,   a n d   f u t u r e , ”   I EEE  D e si g n   &   T e st   o f   C o m p u t e rs ,   v o l .   2 6 ,   n o .   4 ,   p p .   18 – 2 5 ,   J u l .   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M D T . 2 0 0 9 . 8 3 .   [ 1 3 ]   M .   C .   M c F a r l a n d ,   A .   C .   P a r k e r ,   a n d   R .   C a mp o sa n o ,   “ T u t o r i a l   o n   h i g h - l e v e l   s y n t h e si s, ”   i n   P ro c e e d i n g s   o f   t h e   2 5 t h   A C M / I EEE   D e si g n   Au t o m a t i o n   C o n f e r e n c e ,   1 9 8 8 ,   p p .   3 3 0 – 3 3 6 .   [ 1 4 ]   T .   M i z u n o ,   Q .   Z h a n g ,   H .   N i s h i k a w a ,   X .   K o n g ,   a n d   H .   T o mi y a ma,   “ I mp a c t s   o f   H L S   o p t i m i z a t i o n s  o n   si d e - c h a n n e l   l e a k a g e   f o r   A ES  C i r c u i t s , ”   i n   2 0 2 1   1 8 t h   I n t e r n a t i o n a l   S o C   D e s i g n   C o n f e r e n c e   ( I S O C C ) ,   I EEE,   O c t .   2 0 2 1 ,   p p .   5 3 – 5 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S O C C 5 3 5 0 7 . 2 0 2 1 . 9 6 1 3 9 0 0 .   [ 1 5 ]   Y .   M i u r a ,   H .   N i s h i k a w a ,   X .   K o n g ,   a n d   H .   T o mi y a ma,   “ I mp a c t s  o f   c l o c k   f r e q u e n c y   a n d   sa mp l i n g   i n t e r v a l s  o n   p o w e r   si d e - c h a n n e l   l e a k a g e   o f   A ES  c i r c u i t s , ”   i n   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   El e c t ro n i c s,   I n f o r m a t i o n ,   a n d   C o m m u n i c a t i o n   ( I C EI C ) ,   2 0 2 4 .   [ 1 6 ]   F .   K o e u n e   a n d   F . - X .   S t a n d a e r t ,   “ A   t u t o r i a l   o n   p h y si c a l   se c u r i t y   a n d   si d e - c h a n n e l   a t t a c k s, ”   i n   F o u n d a t i o n s   o f   S e c u r i t y   A n a l y si s   a n d   D e si g n   I I I .   FO S AD   FO S AD   2 0 0 5   2 0 0 4 .   L e c t u r e   N o t e s   i n   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   B e r l i n ,   H e i d e l b e r g :   S p r i n g e r ,   2 0 0 5 ,   p p .   7 8 – 1 0 8 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 1 1 5 5 4 5 7 8 _ 3 .   [ 1 7 ]   S .   M a n g a r d ,   “ A   si mp l e   p o w e r - a n a l y si s  ( S P A )   a t t a c k   o n   i m p l e me n t a t i o n s   o f   t h e   A ES  k e y   e x p a n si o n , ”   i n   I n f o rm a t i o n   S e c u ri t y   a n d   C ry p t o l o g y   —   I C I S C   2 0 0 2 .   I C I S C   2 0 0 2 .   L e c t u r e   N o t e s  i n   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   B e r l i n ,   H e i d e l b e r g :   S p r i n g e r ,   2 0 0 3 ,   p p .   3 4 3 – 3 5 8 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 3 - 5 4 0 - 3 6 5 5 2 - 4 _ 2 4 .   [ 1 8 ]   P .   K o c h e r ,   J.  Jaff e ,   a n d   B .   J u n ,   “ D i f f e r e n t i a l   p o w e r   a n a l y si s,”   i n   A d v a n c e s  i n   C r y p t o l o g y   —   C RY PTO ’   9 9 .   C RY PTO   1 9 9 9 .   L e c t u re   N o t e s  i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   B e r l i n ,   H e i d e l b e r g :   S p r i n g e r ,   1 9 9 9 ,   p p .   3 8 8 – 3 9 7 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 3 - 5 4 0 - 4 8 4 0 5 - 1 _ 2 5 .   [ 1 9 ]   E.   B r i e r ,   C .   C l a v i e r ,   a n d   F .   O l i v i e r ,   “ C o r r e l a t i o n   p o w e r   a n a l y si s  w i t h   a   l e a k a g e   m o d e l , ”   i n   C r y p t o g r a p h i c   H a rd w a r e   a n d   Em b e d d e d   S y s t e m s   -   C H ES   2 0 0 4 .   C H ES   2 0 0 4 .   L e c t u re   N o t e s  i n   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   B e r l i n ,   H e i d e l b e r g :   S p r i n g e r ,   2 0 0 4 ,   p p .   16 – 2 9 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 540 - 2 8 6 3 2 - 5 _ 2 .   [ 2 0 ]   C .   R e c h b e r g e r   a n d   E.   O sw a l d ,   “ P r a c t i c a l   t e mp l a t e   a t t a c k s , ”   i n   I n f o rm a t i o n   S e c u ri t y   Ap p l i c a t i o n s .   WI S A  2 0 0 4 .   L e c t u re  N o t e s  i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   B e r l i n ,   H e i d e l b e r g :   S p r i n g e r ,   2 0 0 5 ,   p p .   4 4 0 – 4 5 6 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 540 - 3 1 8 1 5 - 6 _ 3 5 .   [ 2 1 ]   Y .   L i a n g ,   K .   R u p n o w ,   Y .   L i ,   D .   M i n ,   M .   N .   D o ,   a n d   D .   C h e n ,   “ H i g h - l e v e l   s y n t h e si s:   p r o d u c t i v i t y ,   p e r f o r man c e ,   a n d   so f t w a r e   c o n st r a i n t s, ”   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   2 0 1 2 ,   p p .   1 – 1 4 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 2 / 6 4 9 0 5 7.   [ 2 2 ]   Y .   H a r a ,   H .   T o mi y a ma,   S .   H o n d a ,   a n d   H .   T a k a d a ,   “ P r o p o sal   a n d   q u a n t i t a t i v e   a n a l y si s  o f   t h e   c h st o n e   b e n c h mar k   p r o g r a m  s u i t e   f o r   p r a c t i c a l   c - b a se d   h i g h - l e v e l   s y n t h e si s,”   J o u rn a l   o f   I n f o rm a t i o n   Pro c e ssi n g ,   v o l .   1 7 ,   p p .   2 4 2 – 2 5 4 ,   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 2 1 9 7 / i p sj j i p . 1 7 . 2 4 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  13 ,  No .   3 ,  No v e m b er   20 24 :  61 6 - 624   624   [ 2 3 ]   Q .   Z h a n g ,   X .   K o n g ,   a n d   H .   T o mi y a ma,   “ A   t o o l k i t   f o r   p o w e r   b e h a v i o r   a n a l y si s o f   H L S - d e si g n e d   F P G A   c i r c u i t s , ”   i n   S y m p o si u m   o n   L o w - P o w e r  a n d   H i g h - S p e e d   C h i p s   a n d   S y s t e m s ,   2 0 2 1 .   [ 2 4 ]   G .   G o o d w i l l ,   B .   Ju n ,   J.  J a f f e ,   a n d   P .   R o h a t g i ,   “ A   t e st i n g   me t h o d o l o g y   f o r   si d e - c h a n n e l   r e si st a n c e   v a l i d a t i o n , ”   N I S T   N o n - I n v a si v e   At t a c k   T e s t i n g   W o r k sh o p ,   2 0 1 1 .   [ 2 5 ]   I S O / I EC   1 7 8 2 5 ,   “ I n f o r mat i o n   t e c h n o l o g y   –   se c u r i t y   t e c h n i q u e s  –   t e st i n g   m e t h o d s  f o r   t h e   m i t i g a t i o n   o f   n o n - i n v a s i v e   a t t a c k   c l a sse s   a g a i n st   c r y p t o g r a p h i c   mo d u l e s”  2 0 1 6 .   [ 2 6 ]   T .   M i z u n o ,   H .   N i s h i k a w a ,   X .   K o n g ,   a n d   H .   T o mi y a ma,   “ Emp i r i c a l   a n a l y si s  o f   si d e - c h a n n e l   a t t a c k   r e si s t a n c e   o f   H L S - d e si g n e d   A ES  c i r c u i t s , ”   i n   2 0 2 3   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   E l e c t r o n i c s ,   I n f o rm a t i o n ,   a n d   C o m m u n i c a t i o n   ( I C EI C ) ,   I EEE,   F e b .   2 0 2 3 ,   p p .   1 – 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C E I C 5 7 4 5 7 . 2 0 2 3 . 1 0 0 4 9 9 0 4 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Yu to   M iu r a           re c e iv e d   h is B . E .   d e g re e   in   e lec tro n ic an d   c o m p u ter en g in e e rin g   f ro m   Rit su m e ik a n   Un iv e rsit y   in   2 0 2 2 .   He   is  i n   th e   m a ste r' s  d e g r e e   p ro g ra m   a t  Rit su m e ik a n   Un iv e rsit y .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   d e sig n   m e th o d o l o g ies   f o r  e m b e d d e d   sy ste m s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  y u to . m iu ra @to m i y a m a - lab . o rg .         H iro k i  Nish i k a w a           re c e iv e d   h i s  B. E. ,   M . E. ,   a n d   P h . D.   d e g re e s  fro m   Rit su m e ik a n   Un iv e rsit y   in   2 0 1 8 ,   2 0 2 0 ,   a n d   2 0 2 2 ,   re sp e c ti v e ly .   In   2 0 2 2 ,   h e   j o in e d   th e   G ra d u a te  S c h o o l   o f   In f o rm a ti o n   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   Os a k a   Un iv e rsit y   a s  a n   a ss istan t  p ro f e ss o r.   His   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   sy ste m - le v e l  d e s ig n   m e th o d o lo g ies ,   d e sig n   m e th o d o l o g ies   f o r  c y b e r - p h y sic a l  s y ste m s,  a n d   so   o n .   He   is  a   m e m b e r  o f   IEE E,   IEI CE,   a n d   I P S J .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   n ish ik a w a . h iro k i@ist. o sa k a - u . a c . jp .         X i a n g b o   K o n g           re c e iv e d   h is  B. E.   d e g re e   f ro m   Na n k a i  Un iv e rsit y   in   2 0 1 2   a n d   re c e iv e d   h is  M . E.   a n d   P h . D.  d e g re e s  f ro m   Rit su m e ik a n   Un iv e rsit y   in   2 0 1 8   a n d   2 0 2 0 ,   re sp e c ti v e l y .   He   w o rk e d   a s  a n   a s sista n t  p r o f e ss o r  a t  Rit su m e ik a n   Un iv e rsit y ,   a n d   a s  a   v isit in g   re se a rc h e r  a t  th e   U n iv e rsity   o f  T o k y o .   In   2 0 2 3 ,   h e   jo i n e d   th e   De p a rtm e n t  o f   In telli g e n t   Ro b o ti c s,  F a c u lt y   o f  En g in e e rin g ,   T o y a m a   P re fe c tu ra l  Un iv e rsit y   a s  a   lec tu re .   His  r e se a r c h   in tere sts  in c l u d e   a rti f icia l  in tell i g e n c e ,   ima g e   p ro c e ss in g ,   a n d   e m b e d d e d   sy ste m .   He   is  a   m e m b e r   o f   IEE E  IEI CE  a n d   I P S J.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  k o n g @p u - t o y a m a . a c . jp .         H iro y u k i  To m iy a m a           re c e iv e d   h is  B. E. ,   M . E. ,   a n d   D.E .   d e g re e s  in   c o m p u ter  sc ien c e   f ro m   K y u sh u   Un iv e rsit y   in   1 9 9 4 ,   1 9 9 6 ,   a n d   1 9 9 9 ,   re sp e c ti v e l y .   He   w o rk e d   a s  a   v isit in g   re - se a rc h e r  a t  UC  Irv in e ,   a s  a   re se a r c h e r  a t  IS IT /K y u sh u ,   a n d   a s  a n   a ss o c iate   p r o f e ss o r  a t  Na g o y a   Un iv e rsit y .   S in c e   2 0 1 0 ,   h e   h a s b e e n   a   f u ll   p r o f e ss o r  w it h   th e   Co l leg e   o f   S c ien c e   a n d   En g in e e rin g ,   Rit su m e ik a n   Un iv e rsity .   He   h a s  s e rv e d   o n   p ro g ra m   a n d   o rg a n izi n g   c o m m it tee s  f o r  se v e ra l  p re m ier  c o n f e re n c e s  i n c lu d in g   DA C,   ICCA D,  DA T E,   A S P - DA C,   COD ES + IS S S ,   CA S ES ,   IS L P E D,   RT CS A ,   F P L ,   a n d   M P S o C.   He   h a s  a lso   se rv e d   a s  a n   e d it o r - in - c h ief   f o r  I P S J   T S LDM ;  a n   a ss o c iate   e d it o r   f o r  A CM   T O D A ES ,   IEE E   ES L ,   a n d   S p rin g e r  DA EM ;  a n d   a   c h a ir   f o r  th e   IEE E  CS   Ka n sa i  Ch a p t e r  a n d   IEE E  CEDA   Ja p a n   Ch a p ter.  His  re se a rc h   in tere sts   in c lu d e ,   b u t  a re   n o t  l im it e d   to ,   d e sig n   m e th o d o lo g ies   f o r  e m b e d d e d   a n d   c y b e r - p h y sic a l   s y ste m s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  h t@f c . rit su m e i. a c . jp .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.