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Optimization of SKINNY Tweakable Block Cipher on ARMv8

ARMv8상에서의 SKINNY Tweakable 블록암호 최적화 구현

  • Eum, Si-Woo (Dept. of IT Convergence Engineering, Han-Sung University) ;
  • Song, Gyeong-Ju (Dept. of IT Convergence Engineering, Han-Sung University) ;
  • Kang, Yea-Jun (Dept. of IT Convergence Engineering, Han-Sung University) ;
  • Kim, Won-Woong (Dept. of IT Convergence Engineering, Han-Sung University) ;
  • Seo, Hwa-Jeong (Dept. of IT Convergence Engineering, Han-Sung University)
  • 엄시우 (한성대학교 IT융합공학과) ;
  • 송경주 (한성대학교 IT융합공학과) ;
  • 강예준 (한성대학교 IT융합공학과) ;
  • 김원웅 (한성대학교 IT융합공학과) ;
  • 서화정 (한성대학교 IT융합공학과)
  • Published : 2022.05.17

Abstract

2015년부터 NIST에서는 경량 암호 공모전을 개최하여 저사양 기기에서 활용할 경량 암호 알고리즘을 개발해오고 있다. 본 논문에서는 경량 암호 공모전에서 발표된 Romulus 암호에 활용되는 Tweakey 프레임워크로 설계된 Tweakable 블록암호 Skinny의 최적화 구현을 최신 프로세서 중 하나인 Apple M1 프로세서 상에서 진행하였다. M1 프로세서는 ARMv8 아키텍처로 설계되었으며, ARMv8 벡터 명령어 중 TBL 명령어를 활용한 라운드 함수의 효율적인 구현으로 최적화를 진행하였다. Skinny 블록암호의 블록 길이 128-bit 구현을 진행하였으며, 해당 프로세서에서 구현된 skinny 구현 연구가 없기 때문에 Referenc C코드와 비교를 진행하였다. 성능 측정 결과 128-bit 키 길이에서는 약 19배의 성능 향상을 확인하였으며, 키 길이 384-bit에서는 약 32배의 높은 성능 향상을 확인할 수 있다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2022년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기술진흥센터의 지원을 받아 수행된 연구임(No.2018-0-00264, IoT 융합형 블록체인 플랫폼 보안 원천 기술 연구, 50%) 그리고 이 논문은 2022년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구임(No.2021-0-00540, GPU/ASIC 기반 암호알고리즘 고속화 설계 및 구현 기술개발, 50%)