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中京大学 磯研究室 研究紹介
◆ 目次 ◆
1. sequence-pairを用いた一般構造フロアプランに関する研究
2. トランク方式クロック分配回路のスキュー改善に関する研究
3.分枝限定法によるリソースバインディング手法に関する研究
4. Cooperアルゴリズムを用いた制約論理式の真偽判定手法
5. 遺伝的アルゴリズムを用いたルーティング手法
6. 痕跡と正規手続きデータベースを利用した侵入検知システム
7.バッファオーバーフローの視覚化とプログラム作成支援
8.俯瞰可能迷路における半環によるモデル化と最短経路導出手法
9. 標準電波を用いた時刻同期システムの開発
中京大学磯研究室の研究テーマ
ＶＬＳＩ設計
ＣＡＤアルゴリズム
ネットワーク技術
研究紹介1
sequence-pairを用いた
一般構造フロアプランに関する研究(1)
LSIの開発 ・・・ 面積をなるべく小さくしたい
⇒配置配線処理の前にフロアプランを行う
フロアプランとは
⇒ 矩形領域をある機能を実現する
幾つかの小領域に分割すること
a
フロアプラン
b
c
d
b
a
c
d
どんなフロアプランでも定式化できるsequence-pairに注目
研究紹介1
sequence-pairを用いた
一般構造フロアプランに関する研究(2)
sequence-pair：モジュールの相対位置関係を
2つの順列によって表したもの
本研究室ではsequence-pairを用い、フロアプラン問題における最適解を
高速に見つけるためのアルゴリズムについて研究している。
研究紹介2
トランク方式クロック分配回路の
スキュー改善に関する研究(1)
LSIの微細化、大規模化
クロックスキューが問題
スキュー：各ノードへの信号伝播時間の差
トランク方式クロック分配回路：メッシュ状の配線から、短い配線
を介しFFを駆動する方式の回路
特徴
・スキューが小さい
・消費電力が大きい
トランク方式クロック分配回路の回路の例
研究紹介2
トランク方式クロック分配回路の
スキュー改善に関する研究(2)
：ダミーセル
トランクバッファ回路を
ダミーセルに置換
駆動力を調整し、
スキュー改善
置換処理
ダミーセル：バッファから出力を取り除
いたもの
ダミーセル
研究紹介3
分枝限定法による
リソースバインディング手法に関する研究(1)
リソースバインディング
・ ディジタル信号処理ハード
ウェアのデータパス設計
・ RTL(Register Transfer Revel)
のデータパスを合成するた
めのリソースバインディング
*2
in
数、レジスタ数)
＜出力＞
・アーキテクチャモデル(RTLの
データパス)
in
ＭＵＸ
*1
*3
out
＜入力＞
・スケジューリングされた
DFG(Data-Flow Graph)
・リソース(演算器の種類やその
＜枝＞
変数を表す。
レジスタに割
り当てる。
Ｒ１
*2
＜マルチプレクサ
＞
ひとつの入力端子
に二つ以上の入力
があったときに使用。
Ｒ２
Ｒ３
out
in
*1
*3
out
M1
M２
＜節点＞
演算を表す。
演算器に割り
当てる。
スケジューリングされたDFG
アーキテクチャモデル
研究紹介3
分枝限定法による
リソースバインディング手法に関する研究(2)
特徴
・ リソースバインディングは
NP困難問題
分枝限定法により、解空間を早く削減で
き最適解を現実時間で算出可能。
分枝限定法を適用
＜入力＞
*2
＜出力＞
in
演算器割当て
*1
*3
out
in
*2
in
*1
初期
割当て
*3
out
コストが悪く
なる演算or
変数を選択
する
ＭＵＸ
レジスタ割当て
Ｒ１
Ｒ２
Ｒ３
out
未
割
当
て
演
算
、
データ転送路
変
数
選
択
割当て
すべて割り
当てるまで
繰り返す
コ
ス
ト
算
出
リソースバインディング手法のアルゴリズム
M1
悪いコストなら
削除する
M２
研究紹介4
Cooperアルゴリズムを用いた
制約論理式の真偽判定手法（１）
回路条件を論理式で表し、回路の正当性を検証
Cooperのアルゴリズム ＝論理式の論理和を求める
<回路例>
A
1. 0<=A<=9である
B
2. 0<=B<=9である
加算器
C
<条件>
回路の持つ条件
S
3. A+B=10C+Sとなる
C,Sを出力する
研究紹介4
Cooperアルゴリズムを用いた
制約論理式の真偽判定手法（２）
<条件>
1. 0<=A<=9である
2. 0<=B<=9である
3. A+B=10C+Sとなる
<論理式>
∀A ∀ B ∃ C ∃ S
[(0<=A and A <=9 and 0<=B and B <=9)
⊃(A+B=10C+S and 0<=S and S <=9)]
C,Sを出力する
真偽判定
本研究室では、論理式をより高
速に真偽判定するためのデータ
構造の設計を行っている。
検証可能
研究紹介5
遺伝的アルゴリズムを用いた
ルーティング手法(１)
近年のインターネットの普及
ネットワークにかかる負荷が増大
遺伝的アルゴリズムを利用して
高品質なルーティングを行う
（代替経路を探索する）
障害、アクセス過
多等により、ネット
ワークが混雑
研究紹介5
遺伝的アルゴリズムを用いた
ルーティング手法(２)
D
B
遺伝的アルゴリズム
A
E
F
生物の進化まねたアルゴリズム
C
ネットワークモデル
問題を遺伝子として表現
ネットワークモデルを木構造で表現
その節点を遺伝子として扱う
B
A
E
高速ルーティングのための
木構造の簡単化
C
D
E
D
E
F
D
F
F
F
F
ツリー構造
F
F
研究紹介6
痕跡と正規手続きデータベースを利用
した侵入検知システム(１)
特徴



『正規の行為』を記述したデータベースを利用
→未知の攻撃でも検出可能
侵入に伴う特徴的なイベント(痕跡)のみ監視する
→解析に伴う負荷を最小限にとどめられる
統計的手法ではない
→誤検出、不検出を最小限にとどめられる
問題点 『正規の行為』を登録する作業が煩雑
改良前のフロー図
ログやシステ
ムコール
トレース
“痕跡”データ
ベースと照合
一致
正規手続き
データベー
スと照合
不一致
発報
研究紹介6
痕跡と正規手続きデータベースを利用
した侵入検知システム(２)
煩雑な正規手続きデータベースの作成・更新の効率化
改良点
① システムコールの呼び出しを判断し、ある行為に
伴う一連の挙動を自動的に体系化して抜き出す
② データベースへ登録できる形に整形し、自動登録
改良後のフロー図
ログやシステ
ムコール
トレース
“痕跡”データ
ベースと照合
一致
正規手続き
データベー
スと照合
不一致
データベース
更新システム
管理者
発報
研究紹介7
バッファオーバーフローの視覚化と
プログラム作成支援（１）
ネットワーク環境が整備
課題：セキュリティの確保
調査
Exploitに
バッファ
オーバフ
ローが用い
られる
例：スタックスマッシング攻撃
文字配列を利用した
バッファオーバフロー攻撃
セキュリティホール発見
侵入
セキュリティホール利用
Root権限奪取
破壊
スタックスマッシング攻撃
研究紹介7
バッファオーバーフローの視覚化と
プログラム作成支援（２）

本研究室では、バッファ
オーバフローの状態を視覚
的に訴えメモリ構造のシミュ
レーションを行うことでC言
語学習者を対象とした脆弱
性のないプログラミングの作
成支援を目指している。
イメージ図
研究紹介8
俯瞰可能迷路における半環による
モデル化と最短経路導出手法(１)
俯瞰 = 全体を見渡すこと
俯瞰可能な迷路
＝
定式化可能
俯瞰不可能な迷路
俯瞰可能迷路の構造を行列式で表現
俯瞰可能迷路
1
2
3
定式化
行列式 E
1 d 0
E   l 1 r 
0 u 1
研究紹介8
俯瞰可能迷路における半環による
モデル化と最短経路導出手法(２)
半環という代数系の特徴を用いた行列式の積
d
dr 
1 d 0 1 d 0 1  dl
E2   l 1 r    l 1 r    l
ld  1  ru
r 
0 u 1 0 u 1  ul
u
ur  1
En1,M (≠0) が最短経路を示す
d
dr 
1  dl
E2   l
ld  1  ru
r 
 ul
u
ur  1
r
1
d
2
3
• 深さ優先探索と比較して、次の特徴がある
1. 迷路の探索回数 ・・・ 深さ優先探索: O(M2)、 本手法: O(M)
2. 各分岐点で選択すべき進行方向も得られる
研究紹介9
標準電波を用いた
時刻同期システムの開発 (１)
複数の計算機がネットワークを
介して協調動作
互いに正確な時刻情報を保持し同期
していることが必要．
時刻を高精度で保持するため，NTP等いくつかの時刻同期手法
が考案,正確な時刻をもつ「時刻サーバ」と接続する必要がある.
ネットワークのゆらぎで同期困難
研究紹介9
標準電波を用いた
時刻同期システムの開発 (２)
通信総合研究所が発射する標準電
波の利用し、日本中どこでも手軽に正
確な時刻を取得可能。
本研究室では，“標準電波”を用いた
ネットワーク時刻同期システムを開発，
精度測定を行っている．