64-비트 블록 암호 KT-64는 CSPNs (Controlled Substitution-Permutation Networks)를 사용하여 FPGA와 같은 하드웨어 구현에 적합하도록 설계된 블록 암호이다. 본 논문에서는 블록 암호 KT-64의 전체 라운드에 대한 확장된 연관키 부메랑 공격을 제안한다. 본 논문에서 소개하는 공격은 KT-64에 대한 최초의 공격이며, $2^{45.5}$개의 연관키 선택 평문을 이용하여 $2^{65.17}$의 KT-64 암호화 연산을 수행하여 KT-64의 비밀키를 복구한다.
차세대 컴퓨터인 양자 컴퓨터는 현재 정보화시스템에서 널리 사용되고 있는 공개키 암호 시스템인 RSA와 Elliptic Curve Cryptography (ECC)의 안전성을 위협하고 있다. 특히 양자 알고리즘인 Shor 알고리즘은 RSA와 ECC가 기반하고 있는 수학적 난제들을 다항 시간 내에 해결할 수 있기 때문에 NIST에서는 양자컴퓨터 상에서 내성을 가진 공개키 암호 표준화 공모전을 개최하였다. 2022년도에 NIST에서는 4개의 3라운드 최종 표준화 알고리즘을 발표하였다. 이와 동시에, 4라운드 표준화 알고리즘을 진행함으로써, 공개키 분야에서 코드 기반 또는 아이소제니 기반의 새로운 암호 알고리즘을 추가로 표준화할 예정이다. 이에 본 논문에서는 NIST 양자 내성 암호 표준화 공모전 4라운드의 후보 알고리즘인 코드 기반 암호 Classic McEliece, BIKE, HQC와 아이소제니 기반 암호 SIKE의 최신 동향에 대해 확인해본다. 추가적으로, 해당 암호 알고리즘에 대한 분석 기법과 공격 사례에 대해 살펴보고록 한다.
기존 블록 암호알고리즘은 평문과 키가 독립적이다. 또한 구조적인 특징을 이용하여 암/복호화를 수행한다. 이러한 특징은 해킹의 근거자료로 활용된다. 그러므로 제안된 혼합형 암호알고리즘은 외부환경은 기존과 동일하지만 내부적으로 평문과 키를 종속함수로 만들어 기존 블록암호알고리즘의 특징을 없애고자 하였다. 또한 인증처리에 대한 부하를 줄이기 위하여, 종속특징을 가진 인증 부가기능을 포함시켜 대칭형 암호알고리즘 활용을 증대시키고자 하였다. 제안된 혼합형 암호시스템을 칩 레벨로 구현하여 모의실험을 수행한 결과, 기존 시스템에 비하여 키 길이는 평문보다 작지만, 처리속도는 2배 높은 특징을 확인하였다.
온라인에서 유통되는 수많은 정보들은 데이터로 제작되어 전송되고 있으며 이들 정보들은 타인에 노출될 경우 큰 문제가 발생할 수 있는 정보들이 다수 차지하고 있다. 따라서 과거부터 최근까지 보호가 필요한 정보들의 안전한 유통채널 확보를 위해 다양한 방법들이 연구되고 있으며 그 대표적인 기술이 암호 시스템이다. 암호 시스템은 다양한 수학적 이론과 다양한 암호 알고리즘을 바탕으로 구현되므로 고속 연산의 중심을 두고 연구가 진행되어 지고 있다. 하지만 최근 들어 비공개키 암호 시스템에 비해 공개키 암호 시스템에 대한 연구는 지지부진한 형편이며 따라서 본 논문에서는 대표적인 공개키 암호 시스템인 ECC 암호 시스템에서 고속 공개키 생성을 위한 스칼라곱 연산 시스템을 연구하였다. 제안하는 시스템은 실제 구현을 통해 기존 이진 NAF 시스템과 이진 검색 시스템을 비교 분석 하였고 그 결과 본 논문에서 제안한 시스템이 기존 시스템보다 공개키 생성의 시간적 효율이 우수한 것을 확인하였다.
본 논문에서는 유무선 통신환경의 클라이언트-서버 모델에서 바이오정보를 이용해 비밀 키 또는 비밀 정보를 실시간 공유할 수 있는 신뢰구간 기반의 바이오-암호 기법을 설계하고 분석한다. 제안하는 바이오-암호 기법은 키 결합 방식의 바이오-암호 기법의 대표적인 기법의 하나인 퍼지볼트 기법을 기본 모델로 두고 있으나, 퍼지볼트 기법의 주요 이슈인 거짓 볼트 수의 증가에 따른 인식률 저하, 고차 다항식 복원 시간의 실용성 여부, 상관 공격에의 취약을 해결하기 위하여 T-검정 기반 신뢰구간을 적용한 키 결합 방식으로 설계하였다. 실험결과는 거짓 볼트 수의 증가와 상관없이 항상 비밀 키를 획득해 보안성과 정확성이 향상되고, 이때의 수행시간도 사용자가 인지하기 힘든 작은 값으로 실시간 사용의 가능성을 높이고, 유사 바이오정보로 비밀 키를 획득할 수 없어 상관 공격에도 강인함을 확인하였다.
본 논문에서는 Paillier가 제안한 확률 공개키 암호 방식을 개선하였다. Paillier의 확률 공개키 암호 방식은 이산 대수 함수를 기반으로. 하고 있으며 메시지는 두 개의 이산 대수 함수의 모듈라 곱으로 계산되고, 이 중 하나는 주어진 공개키에 따른 고정된 값을 갖는다. 공개키를 적절히 선택함으로써 Paillier가 제안한 암호 방식을 개선하여 일방향성과 어의적 안전성을 유지하면서 효율적인 방식을 얻을 수 있다. 또한 이러한 공개키를 쉽게 구할 수 있는 방법도 제시하였다.
유비쿼터스 환경의 도래와 함께, 사용자는 자신이 가입한 서비스별로 또는 사용자와 연관된 객체별로 서로 다른 ID(가명)를 사용할 수 있다. 기존의 ID 기반 암호 스킴은 하나의 ID에 하나의 독립된 복호키가 부여되기 때문에, ID의 개수가 증가하면 상대적으로 복호키의 개수도 증가한다 그러나 ID 별로 별도의 복호키를 생성 관리하는 것은 비밀키의 유지 관리에 따른 효율서의 저하를 가져오므로, 서로 다른 ID를 사용하되, 하나의 복호키를 사용하여 ID를 이용한 정보의 기밀성을 제공할 수 있는 방법이 요구된다. 본 논문에서는 사용자가 복수의 ID를 생성하여 사용하되, 각각의 서로 다른 ID로 암호화된 암호문을 단 하나의 복호키를 이용하여 복호할 수 있는 새로운 pairing 기반 암호 스킴을 제안한다.
정보통신망에서 공개 키의 인증 문제를 비교적 쉽게 해결할 수 있고 디지털 서명 및 키 분배를 하나의 시스템 내에서 구현할 수 있는 효율적인 비대칭 키 암호시스템이 요구될 수 있다. 본 논문에서는 개인정보에 기초하여 디지털 서명과 키 분배를 통합하는 두 가지 형태의 암호시스템을 제안하고 계산량과 구현 측명에서 효율성을 분석한다. 그 하나는 ElGamal형 서명 기법을 이용하고 다른 하나는 RSA기법을 이용하여 시스템을 구성한다. 두 암호시스템은 대화형 및 일방향 형태로 키를 분배할 수 있다.
2001년 Boneh와 Franklin이 제안한 ID 기반 암호는 기존 공개키 기반 구조(PKI)와 달리 사용자의 ID를 공개키로 사용하기 때문에 공개키 검증을 위한 인증서가 필요하지 않다. 하지만 ID 기반 암호는 키 생성 기관(PKG)이 사용자의 비밀키를 직접 발급하기 때문에 키 위탁 문제가 발생한다. 또한, 한 번 발급받은 비밀키는 유효성이 지속되기 때문에 키 유출 등으로 인한 비밀키 폐기를 효율적으로 진행하기 어려운 문제가 있다. 본 논문에서는 키 위탁 문제를 완화하는 책임 기관 ID 기반 암호(A-IBE)와 사용자 폐기를 지원하는 ID 기반 암호(RIBE)를 기반으로 두 가지 문제를 모두 해결하는 사용자 폐기를 지원하는 책임 기관 ID 기반 암호(A-RIBE)를 제안한다. 또한 A-RIBE에 적합한 안전성 모델을 새롭게 정의하고, 기반하는 A-IBE와 RIBE에 따른 A-RIBE의 설계원리와 그 장 단점을 분석한다.
128/192/256-비트의 3가지 마스터키 길이와 ECB, CTR 운영모드를 지원하는 LEA (Lightweight Encryption Algorithm) 암호/복호 프로세서를 설계하였다. 라운드 블록을 16단 파이프라인 구조와 128 비트 데이터패스로 구현하여 고속 암호/복호 처리가 이루어지도록 하였다. 마스터키 길이에 따라 12/14/16 파이프라인 스테이지를 거쳐 암호/복호화가 이루어지며, 각 파이프라인 스테이지에서는 라운드 변환이 2회 반복 수행된다. 세 가지 마스터키 길이에 대한 암호/복호 키 스케줄링의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다. 키 스케줄러에서 생성되는 라운드키는 32개의 라운드키 레지스터에 저장되어 마스터키가 갱신될 때까지 반복적으로 사용된다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였으며, Xilinx ISE를 이용한 합성 결과로 최대 동작 주파수 130 MHz에서 8.3 Gbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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