Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.3
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pp.1-7
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2018
The IoT environment provides an infinite variety of services using many different devices and networks. The development of the IoT environment is directly proportional to the level of security that can be provided. In some ways, lightweight cryptography is suitable for IoT environments, because it provides security, higher throughput, low power consumption and compactness. However, it has the limitation that it must form a new cryptosystem and be used within a limited resource range. Therefore, it is not the best solution for the IoT environment that requires diversification. Therefore, in order to overcome these disadvantages, this paper proposes a method suitable for the IoT environment, while using the existing block cipher algorithm, viz. the lightweight cipher algorithm, and keeping the existing system (viz. the sensing part and the server) almost unchanged. The proposed BCL architecture can perform encryption for various sensor devices in existing wire/wireless USNs (using) lightweight encryption. The proposed BCL architecture includes a pre/post-processing part in the existing block cipher algorithm, which allows various scattered devices to operate in a daisy chain network environment. This characteristic is optimal for the information security of distributed sensor systems and does not affect the neighboring network environment, even if hacking and cracking occur. Therefore, the BCL architecture proposed in the IoT environment can provide an optimal solution for the diversified IoT environment, because the existing block cryptographic algorithm, viz. the lightweight cryptographic algorithm, can be used.
고성능 양자 컴퓨터가 개발될 것으로 기대됨에 따라 잠재적인 양자 컴퓨터의 공격으로부터 안전한 양자 후 보안 시스템을 구축하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 대표적인 양자 알고리즘인 Grover 알고리즘이 대칭키 암호에 적용될 경우 보안 강도가 제곱근으로 감소되는 보안 훼손이 발생한다. NIST는 대칭키 암호에 대한 양자 후 보안 요구사항으로, 암호 알고리즘 공격에 요구되는 Grover 알고리즘 비용을 기준을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. 대칭키 암호를 공격하기 위한 Grover 알고리즘의 비용은 대상 암호화 알고리즘의 양자 회로 복잡도에 따라 결정된다. 본 논문에서는 NIST 경량암호 공모전 최종 후보에 오른 Sparkle 알고리즘의 양자 회로를 효율적으로 구현하고 Grover 알고리즘을 적용하기 위한 양자 비용에 대해 분석한다. 마지막으로, NIST 양자 후 보안 요구사항과 분석한 비용을 기반으로 경량암호 Sparkle에 대한 양자 후 보안 강도를 평가한다. 양자 회로 구현 및 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.25
no.1
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pp.87-92
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2020
Various devices, which are powerful computer and low-performance sensors, is connected to IoT network. Accordingly, applying mutual authentication for devices and data encryption method are essential since illegal attacks are existing on the network. But cryptographic methods such as symmetric key and public key algorithms, hash function are not appropriate to low-performance devices. Therefore, this paper proposes blockchain-based lightweight IoT mutual authentication protocol for the low-performance devices.
Recently, with increasing scale of internet of Things (IoT), a large amount of data are generated and various services using such data are emerging. Therefore, a protocol suitable for IoT environment that can efficiently process / transmit big data is needed. MQTT is a lightweight messaging protocol for IoT environment. Although MQTT protocol can use TLS to provide security, it has a problem in that handshake and packet overhead will increase when TLS is used. Therefore, this paper proposed as Secure_MQTT protocol. It can provide stronger security by using lightweight encryption algorithm for MQTT protocol.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.9
no.1
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pp.15-23
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2016
As various IoT devices appear recently, Cloud Services such as DropBox, Amazon S3, Microsoft Azure Storage, etc are widely use for data sharing across the devices. Although, cryptographic algorithms like AES is prevalently used for data security, there is no mechanisms to allow selectively and flexibly use wider spectrum of lightweight cryptographic algorithms such as LEA, SEED, ARIA. With this, IoT devices with lower computation power and limited battery life will suffer from overly expensive workload and cryptographic operations are slower than what is enough. In this paper, we designed and implemented a CloudGate that allows client programs of those cloud services to flexibly select a cryptographic algorithms depending on the required security level. By selectively using LEA lightweight algorithms, we could achieve the cryptographic operations could be maximum 1.8 faster and more efficient than using AES.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.6
no.9
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pp.397-406
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2017
In case of using the existing encrypted algorithm for massive data encryption service under the cloud environment, the problem that requires much time in data encryption come to the fore. To make up for this weakness, a partial encryption method is used generally. However, the existing partial encryption method has a disadvantage that the encrypted data can be inferred due to the remaining area that is not encrypted. This study proposes a partial encryption method of increasing the encryption speed and complying with the security standard in order to solve this demerit. The proposed method consists of 3 processes such as header formation, partial encryption and block shuffle. In step 1 Header formation process, header data necessary for the algorithm are generated. In step 2 Partial encryption process, a part of data is encrypted, using LEA (Lightweight Encryption Algorithm), and all data are transformed with XOR of data in the unencrypted part and the block generated in the encryption process. In step 3 Block shuffle process, the blocks are mixed, using the shuffle data stored with the random arrangement form in the header to carry out encryption by transforming the data into an unrecognizable form. As a result of the implementation of the proposed method, applying it to a mobile device, all the encrypted data were transformed into an unrecognizable form, so the data could not be inferred, and the data could not be restored without the encryption key. It was confirmed that the proposed method could make prompt treatment possible in encrypting mass data since the encryption speed is improved by approximately 273% or so compared to LEA which is Lightweight Encryption Algorithm.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.10
no.1
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pp.46-56
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2017
Recently, the spread of IoT technology has been spreading, and it has been applied to all industrial fields such as home / home appliance / medical care. Due to the low specification, low power consumption characteristic and communication data characteristic of IoT, implementation of existing algorithm is difficult thing. From this reason, we have proposed for the first time that encryption and decryption can be proceeded by introducing a kind of variable length bit XOR operation method which changes a variable the bit length value by using carry up and carry down method. We confirmed the practicality of encrypting short message data frequently processed by IoT device / QR code / RFID / NFC without changing the size of data before and after encryption.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.11
no.12
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pp.453-460
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2022
As high-performance quantum computers are expected to be developed, studies are being actively conducted to build a post-quantum security system that is safe from potential quantum computer attacks. When the Grover's algorithm, a representative quantum algorithm, is used to search for a secret key in a symmetric key cryptography, there may be a safety problem in that the security strength of the cipher is reduced to the square root. NIST presents the post-quantum security strength estimated based on the cost of the Grover's algorithm required for an attack of the cryptographic algorithm as a post-quantum security requirement for symmetric key cryptography. The estimated cost of Grover's algorithm for the attack of symmetric key cryptography is determined by the quantum circuit complexity of the corresponding encryption algorithm. In this paper, the quantum circuit of the SCHWAEMM algorithm, AEAD family of SPARKLE, which was a finalist in NIST's lightweight cryptography competition, is efficiently implemented, and the quantum cost to apply the Grover's algorithm is analyzed. At this time, the cost according to the CDKM ripple-carry adder and the unbounded Fan-Out adder is compared together. Finally, we evaluate the post-quantum security strength of the lightweight cryptography SPARKLE SCHWAEMM algorithm based on the analyzed cost and NIST's post-quantum security requirements. A quantum programming tool, ProjectQ, is used to implement the quantum circuit and analyze its cost.
Kim, Hyun-Jun;Kwon, Hyeok-Dong;Kim, Kyung-Ho;Seo, Hwa-Jeong
Annual Conference of KIPS
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2019.10a
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pp.449-452
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2019
초 경량암호 CHAM은 자원이 제한된 장치 상에서 효율성이 뛰어난 덧셈, 회전연산, 그리고 XOR 연산으로 이루어진 알고리즘이다. CHAM은 특히 사물인터넷 플랫폼에서 높은 연산 성능을 보인다. 하지만 사물 인터넷 상에서 사용되는 경량 블록 암호화 알고리즘은 부채널 분석에 취약할 수 있다. 본 논문에서는 CHAM에 대한 1차 전력 분석 공격을 시도하여 부채널 공격에 대한 취약성을 증명한다. 이와 더불어 해당 공격을 안전하게 방어할 수 있도록 마스킹 기법을 적용하여 안전한 알고리즘을 제안한다.
The IoT market continues to expand and grow, but the security threat to IoT devices is also increasing. However, it is difficult to apply the security technology applied to the existing system to IoT devices that have a problem of resource limitation. Therefore, in this paper, we present a service that can improve the security of IoT devices by presenting authentication and lightweight cryptographic algorithms that can reduce the overhead of applying security features, taking into account the nature of resource limitations of IoT devices. We want to apply these service to home network IoT equipment to provide security. The authentication and lightweight cryptographic algorithm application protocols presented in this paper have secured the safety of the service through the use of LEA encryption algorithms and secret key generation by users, IoT devices and server in the IoT environment. Although there is no difference in speed from randomly generating secret keys in experiments, we verify that the problem of resource limitation of IoT devices can be solved by additionally not applying logic for secret key sharing to IoT devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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