CPLD Implementation of SEED Cryptographic Coprocessor

SEED 암호 보조 프로세서의 CPLD 구현

In this paper CPLD design of cryptographic coprocessor which implements SEED algorithm is described. To satisfy trade-off between area and speed, the coprocessor has structure in which 1 round operation is divided into three subrounds and then each subround is executed using one clock. To improve clock frequency, online precomputation scheme for round key is used. To apply the coprocessor to various applications, four operating modes such as ECB, CBC, CFB, and OFB are supported. The cryptographic coprocessor is designed using Altera EPF10K100GC503-3 CPLD device and its operation is verified by encryption or decryption of text files through ISA bus interface. It consists of about 29,300 gates and performance of CPLD chip is about 44 Mbps encryption or decryption rate under 18 Mhz clock frequency and ECB mode.

본 논문에서는 SEED 알고리즘을 구현하는 암호 보조 프로세서를 CPLD로 구현하였다. 속도 와면적 사이의 상반 관계를 고려하여, 암호 보조 프로세서는 1 라운드 동작을 3개의 부분 라운드로 나누고, 클록마다 하나의 부분 라운드를 수행하는 구조를 갖는다. 동작속도를 향상시키기 위해서 암호 및 복호 동작의 라운드 키를 온라인 사전 계산 기법을 사용하여 계산하였으며, 다양한 분야에 응용 할 수 있도록 4가지 동작 모드를 지원한다. 설계한 암호 프로세서는 알테라사 EPF10K100GC503-3 디바이스에 구현하고, PC ISA 버스 인터페이스를 통한 문서 파일에 대한 암$\cdot$ 복호화 동작을 통해올바른 동작이 이루어짐을 확인하였다. 설계된 회로는 약 29,300개의 게이트로 구성되며 CPLD상에서 약 18Mhz의 동작 주파수를 가지며, ECB 동작 모드에서 약 44 Mbps의 암$\cdot$복호율의 성능을 얻을 수 있었다.