• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.49-56
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• 2023

양자 컴퓨터의 기술이 발전됨에 따라 Shor 알고리즘과 Grover 알고리즘을 통해 기존의 공개키, 대칭키 및 해시 암호체계에 위협을 줄 수 있다. RSA 및 ECC 암호체계는 Shor 알고리즘에 의해 다항시간 내에 해독이 가능해진다. 이러한 보안위협의 증가로 양자내성의 성질을 지닌 양자내성암호가 주목받고 있으며 양자내성 전자서명을 블록체인의 전자서명에 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 양자내성암호를 블록체인의 전자서명에 적용하는 연구동향에 대해 설명한다.

• Review of KIISC
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• v.34 no.2
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• pp.5-12
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• 2024

양자 컴퓨팅 환경을 대비한 암호 시스템에 대한 중요성이 대두되면서 국내외로 양자 내성 암호 시스템 표준 알고리즘을 선정하려는 노력이 이루어지고 있다. AIMer는 MPCitH 기반 영지식 증명 시스템인 BN++을 개선하고 대칭키 프리미티브기반의 일반향 함수 AIM2를 결합하여 만들어진 전자서명으로, 현재 NIST의 양자 내성 전자서명 추가 라운드 및 양자내성 암호 국가 공모전(KpqC) 2라운드를 진행 중인 알고리즘이다. 많은 양자 내성 암호 시스템이 격자 문제에 안전성을 기반하고 있는 것에 비해 AIMer 전자서명은 사용하는 대칭키 프리미티브 기반 일방향 함수 AIM2의 일방향성에 안전성을 기반하고 있으며, 성능적인 측면에서도 현재까지 선정된 NIST 표준 알고리즘 및 KpqC 2라운드 후보 알고리즘 내에서는 비격자 문제 기반 전자서명 중 공개키 크기와 서명 크기를 합쳤을 때 가장 작은 크기를 가지고 있다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.1
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• pp.41-49
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• 2023

다변수 이차식 기반 전자서명은 양자내성암호 중 짧은 서명 길이와 빠른 서명 생성 및 검증으로 인해 자원이 제한된 기기에 적합할 것으로 예상된다. SFLASH는 NESSIE 표준으로 선정되었으며, NIST 양자내성암호 표준 공모에 다수의 다변수 이차식 기반 서명이 제출되었다. 또한 HiMQ는 국내 TTA 표준으로 선정되었다. 이러한 다변수 이차식 기반 전자서명의 장점으로 인해 NSIT 양자내성암호 표준의 추가 전자서명 공모에도 다변수 이차식 기반 전자서명이 제출될 것으로 예상되며, 국내 양자내성암호 국가공모전에는 MQ-Sign이 1라운드 후보로 공개되었다. 본 논문에서는 대표적인 다변수 이차식 기반 전자서명에 대해서 살펴보고, 다변수 이차식 기반 전자서명의 표준화 동향에 대해 살펴본다.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.30 no.1
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• pp.87-100
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• 2020

Researches on Post-quantum blockchain, which is a synthesis of blockchain and post-quantum cryptography[1], are relatively unrevealed areas but have needs to be studied with the regard to the quantum computers. However there could be several fundamental problems, e.g. unsustainably large size of public key and signature, or too lengthy time for sign and verification, if any post-quantum cryptography is adopted to the existing blockchain to implement post-quantum blockchain. Thus, a new method was proposed in this paper that produces fixed length of references for massive signatures and corresponding public keys to enable relatively lightweight transactions. This paper proposed the mechanism that included a new transaction structure and protocols, and demonstrated a post-quantum blockchain that the proposed mechanism was adopted. Through this research, it could enhance compatibility of blockchain regarding post-quantum digital signature, possibly reducing weights of the whole blockchain.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.16 no.4
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• pp.683-688
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• 2021

Digital signature algorithms such as RSA and ECDSA are threatened by the development of quantum computer technology, which is attracting attention as a future technology. Alternatively, various post-quantum algorithms such as grid-based, multivariate-based, code-based, and hash-based are being studied. Among them, the hash-based is a fast and quantitative security level that can be calculated and its safety has been proven. So it is receiving a lot of attention. In this paper, we examine various hash-based digital signature algorithms that have been proposed so far, and analyze their features and their strengths and weaknesses. In addition, we emphasize the importance of reducing the size of the signature in order for the hash-based signature algorithm to be practically used.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2024.01a
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• pp.427-430
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• 2024

본 논문에서는 그리드 컴퓨팅에서의 안전한 통신을 위한 양자내성암호 기반 사용자 인증 및 키 교환 프로토콜을 구현하고 성능을 측정한다. 디지털 서명을 통해 사용자를 검증하고 암호키를 교환하여 신뢰할 수 있는 사용자들만이 그리드 컴퓨팅에 참여할 수 있도록 한다. 사용자 인증과 키 교환 과정에 NIST 선정 표준양자내성암호인 ML-DSA와 ML-KEM을 적용하여 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전할 것으로 기대된다. 본 논문에서는 양자내성암호를 적용한 프로토콜이 기존의 현대암호 기반 전자서명이나 키 교환 과정에 비해 양자내성과 동시에 준수한 사용성을 지녔음을 보인다. 이를 통해 그리드 컴퓨팅의 시스템의 P2P 특성에서 기인하는 보안 문제를 해결하고, 기존에 주로 내부망이나 실시간 스트리밍 서비스에서 활용되던 그리드 컴퓨팅의 인터넷 환경으로의 확장 가능성을 제시한다.

• Smart Media Journal
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• v.12 no.2
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• pp.76-82
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• 2023

In the 4th industrial revolution, the blockchain that distributes and manages data through a P2P network is used as a new decentralized networking paradigm in various fields such as manufacturing, culture, and public service. However, with the advent of quantum computers, quantum algorithms that are able to break existing cryptosystems such as hash function, symmetric key, and public key cryptography have been introduced. Currently, because most major blockchain systems use an elliptic curve cryptography to generate signatures for transactions, they are insecure against the quantum adversary. For this reason, the research on the quantum-resistant blockchain that utilizes lattice-based cryptography for transaction signatures is needed. Therefore, in this paper, we propose a blind signature scheme for the blockchain in which the contents of the signature can be verified later, as well as signing by hiding the contents to be signed using lattice-based cryptography with the property of quantum resistance. In addition, we prove the security of the proposed scheme using a random oracle model.

• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.39-47
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• 2023

양자컴퓨팅 기술이 발전함에 따라, 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전한 암호인 양자내성암호(Post-Quantum Cryptography, PQC) 기술의 중요성이 대두되고 있다. NIST에서는 2016년부터 시작된 표준화 공모 1,2,3 라운드를 통해 2022년 공개키 암호 및 Key-establishment, 전자서명 분야의 양자내성암호 표준을 선정한 바 있으며, 현재는 4 라운드와 전자서명 분야 추가 선정 공모를 진행 중이다. 이러한 배경에서 2022년 국내에서도 양자내성암호 알고리즘 표준화 공모인 KpqC 공모전 1라운드를 시작하였고, 공개키 암호 및 Key-establishment 7종, 전자서명 9종의 알고리즘이 표준 후보로 제출되었다. 본고에서는 KpqC 공모전 1 라운드 공개키 암호 및 Key-establishment 알고리즘 중 격자 기반 공개키 암호/KEM(Key Encapsulation Mechanism) 알고리즘 3종 NTRU+, SMAUG, TiGER에 대해 분석 및 소개한다. 각 알고리즘의 기반 문제, 설계 방식, 특징, 안전성 분석 방식 등을 분석하고, 구현성능을 비교 분석한다.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.33 no.2
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• pp.211-222
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• 2023

Multivariate quadratic equations (MQ)-based public-key cryptographic algorithms are one of promising post-quantumreplacements for currently used public-key cryptography. After selecting to NIST Post-Quantum Cryptography StandardizationRound 3 as one of digital signature finalists, Rainbow was cryptanalyzed by advanced algebraic attacks due to its multiple layered structure. The researches on MQ-based schemes are focusing on UOV with a single layer. In this paper, we propose a new MQ-signature scheme based on UOV using the combinations of the special structure of linear equations, spare polynomials and random polynomials to reduce the secret key size. Our scheme uses the block inversion method using half-sized blockmatrices to improve signing performance. We then provide security analysis, suggest secure parameters at three security levels and investigate their key sizes and signature sizes. Our scheme has the shortest signature length among post-quantumsignature schemes based on other hard problems and its secret key size is reduced by up to 97% compared to UOV.

• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.27-37
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• 2023

양자 컴퓨팅의 발전으로 기존의 전자서명 기법에 사용되던 소인수분해 문제와 이산로그 문제가 다항 시간 내에 풀린다. 그에 따라 국내외에서는 양자 컴퓨팅 환경에서도 안전한 암호 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미국 국립 표준 기술 연구소에서 양자 내성 암호 기법의 표준을 설립하고자 Post-Quantum Cryptography Standardization Process를 진행하였으며 전자서명 기법으로는 CRYSTALS-Dilithium, FALCON, SPHINCS+가 표준으로 선택되었다. 국내에서도 양자 내성 암호 표준 수립을 위하여 KpqC 공모전이 개최되었다. 본 논문에서는 KpqC 공모전 Round 1에 제안된 격자 기반 전자서명 기법 중 Dilithium과 같이 Fiat-Shamir with aborts paradigm 구조로 설계된 3개의 기법, HAETAE, GCKSign, NCC-Sign을 분석하고 Dilithium과 함께 비교하였다.