• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.31 no.3
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• pp.533-544
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• 2021

Using Shor algorithm, factoring and discrete logarithm problem can be solved effectively. The public key cryptography, such as RSA and ECC, based on factoring and discrete logarithm problem can be broken in polynomial time using Shor algorithm. NIST has been conducting a PQC(Post Quantum Cryptography) standardization process to select quantum-resistant public key cryptography. The multivariate quadratic based signature scheme, which is one of the PQC candidates, is suitable for IoT devices with limited resources due to its short signature and fast sign and verify process. We analyzes classic attacks and quantum attacks for Rainbow which is the only multivatiate quadratic based signature scheme to be finalized up to the round 3. Also we compute the attack complexity for the round 3 Rainbow parameters, and analyzes the security level of Rainbow, one of the PQC standardization candidates.

• Review of KIISC
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• v.31 no.1
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• pp.57-64
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• 2021

기존의 공개키 암호가 양자 알고리즘에 취약함이 밝혀지고 양자컴퓨터의 개발이 현실화됨에 따라 NIST는 미연방표준 양자 내성 암호 공모전을 실시하고 있다. FALCON은 공모전 Round 3까지 통과한 전자서명 알고리즘으로 서명 및 검증 속도가 빠르고 공개키 및 서명 길이가 짧다는 장점이 있다. 하지만 FALCON은 부동소수점 연산 등 특별한 구조로 설계되어 새로운 형태의 부채널 공격이 존재할 수 있다. 본 논문에서는 FALCON에 대한 세 가지 전력 분석 공격의 가능성을 제시한다. 또한 주어진 공격을 활용하여 개인키를 복원하는 방안에 대해서 제시한다.

• Review of KIISC
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• v.34 no.2
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• pp.29-38
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• 2024

양자컴퓨터의 급속한 발전으로 인해 현재 사용되는 암호화 알고리즘들은 위협에 직면해 있다. 이를 대비하여 양자컴퓨터로부터 안전한 양자내성암호 알고리즘을 개발하기 위해 미국 NIST에서는 양자내성암호 표준화 공모전을 개최하여 최근 4개의 표준화 알고리즘이 선정되었다. NIST는 다양성을 위해 다른 기반 문제를 갖는 알고리즘 선정을 위해서 현재 4라운드를 진행하고 있다. 하지만 4라운드 후보군 알고리즘은 모두 공개키 알고리즘이 선정되어 전자서명 알고리즘에 대한 후보군 알고리즘은 존재하지 않아 NIST는 2023년 PQC 전자서명 추가 공모전을 개최하였다. 따라서 본 논문에서는 NIST PQC 전자서명 추가 공모전에 대해 소개하고, 1라운드에 진출한 알고리즘의 특징과 최신 동향을 살펴본다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.252-256
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• 2023

쇼어 알고리즘을 실행할 수 있는 양자 컴퓨터의 발전으로 인해 기존 ECC(Elliptic Curve Cryptography)를 사용하던 블록체인이 PQC(Post Quantum Cryptography)로의 전환을 고려하고 있다. 하지만 PQC 는 기존 암호에 비해 큰 사이즈, 느린 서명/검증 속도 등과 같은 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 우리가 WISA'23 에서 새롭게 제안한 PQ-DPoL 합의 알고리즘에 NIST(National Institute of Standards and Technology)가 선정한 Crystal-Dilithium, Falcon 그리고 Sphincs+를 적용하여 비교 분석하였다. 실험 결과에 따르면, 매우 큰 서명 크기를 가지고 있기 때문에 블록에 담기는 트랜잭션의 수가 감소하므로 Sphincs+의 성능이 가장 떨어짐을 확인하였다. 또한 Dilithium 은 Falcon 과 비슷한 성능을 보여주었다. 그 중에서도 Falcon 이 가장 우수한 성능을 보여주었다. 이는 Falcon 의 공개키와 서명의 크기가 다른 알고리즘에 비해 작기 때문이다. 따라서 양자내성을 갖는 블록체인에는 Falcon 512 알고리즘이 가장 적합할 것으로 생각된다. 그러나 블록체인의 속도와 보안 강도는 Trade-off 관계이므로 보안성을 중요시하는 블록체인 네트워크에서는 Sphincs+가 적합할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 블록체인 네트워크의 상황과 목적에 따라 적절한 알고리즘을 사용해야 될 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.257-259
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• 2023

양자 컴퓨터의 발전과 쇼어 알고리즘을 통한 ECC(Eliptic Curve Cryptography)에 대한 다항 시간의 솔루션을 제공함으로써 블록체인의 안정성이 위협받고 있다. 본 논문에서는 Round-Robin을 기반으로 하는 알고리즘을 제안함으로써 블록 생성에 대한 공정성을 제공하며 양자 내성 전자 서명인 CRYSTALS-DIlithium을 적용함으로써 근미래에 다가올 양자 위험성에 대비하였다. TPS 측면에서는 DIlithium의 큰 키 크기와 큰 서명 크기에 의해 ECDSA에 비해 낮은 성능을 보여주었지만, Latency 측면에서는 더욱 높은 성능을 보여주며, 이는 실시간성이 중요한 IoT와 같은 분야에서 더욱 높은 효용성을 보여줌을 알 수 있다.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.29 no.4
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• pp.697-708
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• 2019

In this paper, we propose and implement a method to optimize Rainbow for 8 bit MCU(Microcontroller Unit). As quantum computers have been developed, the security of existing cryptography, especially the signature algorithms, has been threatened, so it is necessary to apply a signature scheme with a quantum-resistance to IoT devices. Currently, the proposed PQC(Post Quantum Cryptography) are lattice-based, hash-based, code-based, and MQ(Multivariate Quadratic)-based cryptographic algorithms and signature schemes. In particular, MQ-based signature schemes are faster than conventional signature schemes and are suitable for IoT devices Do. However, it is difficult to apply 8-bit MCU, which has a large key length and large number of computations, to the memory and performance of IoT devices. In this paper, we propose a method of storing Rainbow, which is a MQ-based signing scheme, in 8-bit MCU by dividing the key and optimizing the computation method. By reducing the memory consumption and improving the algorithm speedily, Compare performance.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2018.10a
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• pp.204-207
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• 2018

IoT 기기 및 드론의 사용자 인증 및 기기 인증을 위해 RSA, ECDSA 등의 여러 전자서명 기법이 기본적으로 사용되고 있다. 그러나 양자 컴퓨터의 개발에 따라 Shor 알고리즘을 이용한 기존 암호 알고리즘의 공격이 가능해지고, 그에 따라 기존 암호 알고리즘의 보안성이 취약해지는 문제가 있다. 따라서 양자 내성 암호를 활용한 보안 체계의 필요성이 대두되고 있는 가운데, 본 논문에서는 양자 내성 암호인 다변수 이차식 기반의 전자서명 기법 중 Rainbow를 드론에 최적화하여 구현하기 위한 방안을 검토 및 분석하고자 한다. 그러나 기존의 Rainbow에서 사용하는 openssl 등의 오픈소스 암호 라이브러리는 PC에 맞춰 설계되었기 때문에 드론에서 난수를 생성할 때 적용이 어려운 점이 있다. 드론에는 각종 센서들이 내장되어 있으며, 센서 데이터들은 난수성을 보장하기에 용이하다. 따라서 드론의 각종 센서들을 시드로 활용하며, XOR 보정기를 통해 난수성을 해치지 않으면서 드론에서 난수를 생성할 수 있는 방안을 제안해 보고자 한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.39-48
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• 2023

소인수 분해 및 이산대수 문제의 난제를 기반으로 설계된 기존의 공개키 암호 및 전자서명 체계가 1994년 제안된 Shor 알고리즘으로부터 안전성에 대한 위협을 받게 되자, NIST에서는 양자컴퓨팅 환경으로부터 보안성이 유지되는암호를 선정하기 위해 양자내성암호 공모전을 개최하였다. 총 3 Round를 통해 PQC 표준화 대상 알고리즘을 채택하였으며, 추가로 채택된 양자내성암호의 기반에 대한 다양성을 두기 위해 Round 4를 진행하였다. 따라서 본 논문에서는 표준화 대상으로 선정된 알고리즘(Selected Algorithms 2022)과 현재 Round 4를 진행하고 있는 알고리즘의 기반이 되는 배경지식과 구조를 설명하고, 알고리즘별 주요 사양을 통해 각각의 장단점을 살펴볼 것이다. 나아가 현재 양자내성연구단을 통해 우리나라에서 제안된 KpqC에 대해서도 간단히 소개할 것이다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.73-83
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• 2023

미국 국립표준기술연구소에서는 양자 컴퓨터가 가져올 현대 암호 체계 붕괴에 대비하여 양자내성암호 표준화 공모전을 개최하였고, 공개키 암호화 알고리즘 1종, 전자서명 알고리즘 3종을 표준으로 선정하였다. 이어서 국내에서도 국내 표준양자내성암호 도입을 위한 시도가 시작되었다. KpqC 공모전은 국산 양자내성암호 알고리즘 표준화를 선정하기 위한 공모전으로, 현재 Round 1을 진행 중에 있다. 본 고에서는 KpqC 암호 알고리즘들의 암호 구현 효율성 관점에서 비교 분석한다. 이와 더불어 NIST에서 선정한 표준 알고리즘들과 실제 활용 사례를 확인해 보며 추후 표준화가 될 KpqC 암호 알고리즘들의 운영 방안에 대해 알아보도록 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2024.05a
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• pp.374-376
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• 2024

최근 차세대 암호로 불리는 양자내성암호(PQC, Post Quantum Cryptography)는 양자 컴퓨터와 현재 사용하는 일반 컴퓨터 모두에서 내성을 갖는 암호이다. 그 중 FALCON 전자 서명 알고리즘은 표준화로 선정되며 초안 문서를 작성하는 중으로 차세대 암호로 주목받고 있다. 하지만 FALCON 알고리즘은 실수 연산을 사용하는 등 임베디드 환경에서 효율적인 성능을 보이지 못하고 있다. 이에 따라 임베디드 하드웨어 가속 연구들이 있으며, 그 중 HLS(High Level Synthesis)를 통한 FPGA 가속 연구들이 있다. 본 논문에서는 FALCON 전자서명 알고리즘에서 HLS 로 구현하는데 어려움이 있었던 서명 생성 함수에 대해 분석하고, 이를 소프트웨어/하드웨어 통합설계를 통해 HLS로 구현하였다. 이는 기존 소프트웨어 대비 약 10배 빠른 연산 속도를 보여주고 있다.