IoMTデバイスのサイドチャネル侵害下でのレジリエント制御
Resilient Control Under Side-Channel Compromise for IoMT Devices
医療IoT(IoMT)デバイスは、従来の認証メカニズムを回避するマイクロアーキテクチャ漏洩攻撃に対して脆弱になっている。本研究では、認証情報が侵害された場合でも患者の安全を維持する、生理学的およびサイドチャネル防御の二層アーキテクチャを提案する。知覚層では、1D Denoising Autoencoder(1D-DAE)を用いて心電図(ECG)テレメトリを復元し、ハードウェア摂動(アクチュエーションジッター、キャッシュエビクションブロック消去、パスワード検証タイミング干渉)に対抗する。1D-DAEは高い信号再構成忠実度(PSNR≈29.1–36.7dB、SSIM≈0.81–0.89)を維持し、診断分類精度を90%以上に安定させる。アクチュエーション層では、Control Barrier Function(CBF)フィルターが物理的な安全集合不変性を強制し、悪意のあるペーシングコマンド(ureq=300BPM)をリアルタイム二次計画法(QP)を用いて安全な140BPMに即座に制限する。ハードウェアプロファイリングでは、エンドツーエンド実行遅延が2.09ms、サイクルあたりのエネルギー消費量が7.2mJであり、360Hzテレメトリ監視および安全なクローズドループペーシングのリアルタイム実現可能性を確認した。
- 医療IoT(IoMT)デバイスが、従来の認証機構を回避するマイクロアーキテクチャ漏洩(サイドチャネル)攻撃に対して脆弱であることを提示
- 認証情報が侵害された場合でも患者安全を維持するため、生理学的防御とサイドチャネル防御を組み合わせた二層アーキテクチャを提案
- 知覚層で1D Denoising Autoencoder(1D-DAE)によりECGテレメトリを復元し、PSNR約29.1–36.7dB・SSIM約0.81–0.89を維持、診断分類精度90%以上を安定化
- アクチュエーション層でControl Barrier Function(CBF)フィルターが物理的安全集合の不変性を強制し、悪意あるペーシングコマンド300BPMをリアルタイム二次計画法(QP)で140BPMに即時制限
- ハードウェアプロファイリングでエンドツーエンド実行遅延2.09ms、1サイクルあたりエネルギー消費7.2mJを確認し、360Hzテレメトリ監視と安全なクローズドループペーシングのリアルタイム実現可能性を実証
医療IoT(IoMT)のマイクロアーキテクチャ漏洩・サイドチャネル攻撃という、従来の認証では防げない脅威に対する防御研究。認証侵害後も患者安全を担保する二層防御(1D-DAEによるECG復元+Control Barrier Functionによるアクチュエーション制限)を、遅延2.09ms・エネルギー7.2mJという実機プロファイリングまで示した点は、ペースメーカー等のインプラント機器向けセキュリティIPや組込み安全制御の実装余地を示す。ただし現時点では研究段階の成果であり、特定企業の製品・調達・規制動向には直結しないため、投資テーマとしては医療機器サイバーセキュリティ規制の強化動向と併せて注視する位置づけ。