Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.4
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pp.888-894
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2015
This paper describes an efficient hardware design of Lightweight Encryption Algorithm (LEA) developed by National Security Research Institute(NSRI). The LEA crypto-processor supports for master key of 128-bit. To achieve small-area and low-power implementation, an efficient hardware sharing is employed, which shares hardware resources for encryption and decryption in round transformation block and key scheduler. The designed LEA crypto-processor was verified by FPGA implementation. The LEA core synthesized with Xilinx ISE has 1,498 slice elements, and the estimated throughput is 216.24 Mbps with 135.15 MHz.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.24
no.6
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pp.1117-1127
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2014
Differential Fault Analysis(DFA) is widely known for one of the most powerful method for analyzing block cipher. it is applicable to block cipher such as DES, AES, ARIA, SEED, and lightweight block cipher such as PRESENT, HIGHT. In this paper, we introduce a differential fault analysis on the lightweight block cipher LEA for the first time. we use 300 chosen fault injection ciphertexts to recover 128-bit master key. As a result of our attack, we found a full master key within an average of 40 minutes on a standard PC environment.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.5
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pp.731-742
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2022
PIPO is the latest domestic lightweight block cipher announced in ICISC'20, which is characterized by being lightweight to facilitate implementation on IoT with limited resources. In this paper, PIPO 64/128-bit and 64/256-bit were implemented using web-based languages such as Javascript and WebAsembly. Two methods of performance evaluation were conducted by implementing bitsice and TLU, and the performance was compared by implementing Looped written using for statements and Unrolled written for statements. It performs performance evaluations in various web browsers such as Google Chrome, Mozilla Firefox, Opera, and Microsoft Edge, as well as OS-specific environments such as Windows, Linux, Mac, iOS, and Android. In addition, a performance comparison was performed with PIPO implemented in C language. This can be used as an indicator for applying PIPO block cipher on the web.
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.
Eum, Si Woo;Jang, Kyung Bae;Song, Gyeong Ju;Lee, Min Woo;Seo, Hwa Jeong
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.11
no.6
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pp.167-174
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2022
PIPO lightweight block ciphers were announced in ICISC'20. In this paper, a single-block optimization implementation and parallel optimization implementation of PIPO lightweight block cipher ECB, CBC, and CTR operation modes are performed on a 32-bit RISC-V processor. A single block implementation proposes an efficient 8-bit unit of Rlayer function implementation on a 32-bit register. In a parallel implementation, internal alignment of registers for parallel implementation is performed, and a method for four different blocks to perform Rlayer function operations on one register is described. In addition, since it is difficult to apply the parallel implementation technique to the encryption process in the parallel implementation of the CBC operation mode, it is proposed to apply the parallel implementation technique in the decryption process. In parallel implementation of the CTR operation mode, an extended initialization vector is used to propose a register internal alignment omission technique. This paper shows that the parallel implementation technique is applicable to several block cipher operation modes. As a result, it is confirmed that the performance improvement is 1.7 times in a single-block implementation and 1.89 times in a parallel implementation compared to the performance of the existing research implementation that includes the key schedule process in the ECB operation mode.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.19
no.7
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pp.1608-1616
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2015
This paper describes an efficient hardware implementation of lightweight encryption algorithm LEA-128/192/256 which supports for three master key lengths of 128/192/256-bit. To achieve area-efficient and low-power implementation of LEA crypto- processor, the key scheduler block is optimized to share hardware resources for encryption/decryption key scheduling of three master key lengths. In addition, a parallel register structure and novel operating scheme for key scheduler is devised to reduce clock cycles required for key scheduling, which results in an increase of encryption/decryption speed by 20~30%. The designed LEA crypto-processor has been verified by FPGA implementation. The estimated performances according to master key lengths of 128/192/256-bit are 181/162/109 Mbps, respectively, at 113 MHz clock frequency.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.4
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pp.607-615
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2022
The SITM (See-In-The-Middle) proposed in CHES 2020 is a methodology for side-channel assisted differential cryptanalysis. This technique analyzes the power traces of unmasked middle rounds in partial masked SPN block cipher implementation, and performs differential analysis with the side channel information. Blockcipher GIFT is a lightweight blockcipher proposed in CHES 2017, designed to correct the well-known weaknesses of block cipher PRESENT and provide the efficient implementation. In this paper, we propose SITM attacks on partial masked implementation of GIFT-128. This attack targets 4-round and 6-round masked implementation of GIFT-128 and time/data complexity is 214.01 /214.01, 216 /216. In this paper, we compare the masterkey recovery logic available in SITM attacks, establishing a criterion for selecting more efficient logic depending on the situation. Finally, We introduce how to apply the this attack to GIFT-COFB, one of the finalist candidates in NIST lightweight cryptography standardization process.
Min-Woo Lee;Dong-Hyun Kim;Se-Young Yoon;Hwa-Jeong Seo
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2023.05a
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pp.107-109
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2023
본 논문은 PIPO 알고리즘의 최적 구현 기술들에 대한 연구 동향을 살핀다. PIPO는 선형, 차분 공격에 안전한 S-box를 사용하는 SPN 구조의 경량 블록 암호 알고리즘이다. 블록 크기는 64비트이고 비밀키 크기에 따라 PIPO-128과 PIPO-256으로 나뉜다. PIPO 알고리즘의 S-Layer, R-Layer, Addroundkey의 3가지 내부 동작과정과 각 라운드에서 사용되는 연산들에 대한 자세한 설명이 제공된다. 본 논문에서는 RISC-V 및 ARM 프로세서, CUDA GPGPU에서 PIPO 알고리즘을 최적화 구현하는 방법을 다룬다. 해당 연구들에선 최적 구현 기술을 적용하여 PIPO 암호를 적용하는 IoT 장치에서도 안전하고 빠른 암,복호화를 수행할 수 있음을 보였고, 기존 연구와의 비교를 통해 성능 향상이 이루어짐을 확인할 수 있다.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.5
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pp.751-763
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2022
With the recent increase in spending growth in the IoT sector worldwide, the importance of lightweight block ciphers to encrypt them is also increasing. The lightweight block cipher PIPO algorithm proposed in ICISC 2020 is an SPN-structured cipher using an unbalanced bridge structure. The white box attack model refers to a state in which an attacker may know the intermediate value of the encryption operation. As a technique to cope with this, Chow et al. proposed a white box implementation technique and applied it to DES and AES in 2002. In this paper, we propose a white box PIPO applying a white box implementation to a lightweight block cipher PIPO algorithm. In the white box PIPO, the size of the table decreased by about 5.8 times and the calculation time decreased by about 17 times compared to the white box AES proposed by Chow and others. In addition, white box PIPO was used for mobile security products, and experimental results for each test case according to the scope of application are presented.
Min-ho Song;Kyung-bae Jang;Gyeong-ju Song;Won-woong Kim;Hwa-Jeong Seo
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.33
no.3
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pp.383-389
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2023
The development of quantum computers and the emergence of quantum algorithms such as Shor's algorithm and Grover's algorithm pose a significant threat to the security of existing cipher systems. Quantum algorithms can efficiently perform mathematical operations that take a long time on traditional computers. This characteristic can significantly reduce the time it takes to break modern cipher systems that rely on mathematical problems. To prepare for quantum attacks based on these algorithms, existing ciphers must be implemented as quantum circuits. Many ciphers have already been implemented as quantum circuits, analyzing quantum resources required for attacks and verifying the quantum strength of the cipher. In this paper, we present quantum circuits for LED lightweight block ciphers and explain each function of quantum circuits. Thereafter, the resources for the LED quantum circuit are estimated and evaluated by comparing them with other lightweight block ciphers.
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