• Information and Communications Magazine
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• v.32 no.8
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• pp.62-68
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• 2015

본고에서는 차세대 보안통신 기술로 주목 받고 있는 양자암호시스템의 핵심 모듈인 단일광자 검출기의 최신 연구동향과 KIST 연구개발 내용에 대해 기술한다. 현재 상용화 수준으로까지 발전한 유선 양자암호 시스템에서는 성능, 소형화, 가격 등의 장점으로 인해 주로 InGaAs/InP avalanche photo diode (APD)를 이용한 단일광자검출기가 사용되고 있다. 유선 양자암호에서 사용하는 1550nm 통신 파장대의 단일광자가 갖는 에너지는 0.8 eV로 매우 미약한 수준이기 때문에 신호 검출을 위해 APD소자를 내부 증폭 이득이 무한대인 가이거모드(Geiger mode)에서 동작시킨다. 매우 높은 증폭비는 신호 검출뿐만 아니라 노이즈에도 동일하게 영향을 미치기 때문에 주변환경 노이즈에 의한 검출기 오동작 문제가 심각하게 발생한다. 따라서 단일광자검출기 구현에서 가장 중요한 기술은 소자 및 검출기 모듈에서 발생하는 노이즈의 영향을 최소화 시켜주는 것이다. 전세계적으로 검출기의 대표적인 노이즈인 after pulse를 저감 시키기 위한 연구가 매우 활발히 이루어지고 있는데 대표적으로 self-differencing, auxiliary signal, integrating, double balanced 등의 방법이 제시되고 있다. 본고에서는 각각의 최신 기술들에 대한 비교 분석 및 이를 바탕으로 현재 KIST에서 진행하고 있는 양자암호시스템을 위한 단일광자검출기 기술 개발에 대해 서술한다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.24 no.8
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• pp.1044-1051
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• 2020

The age of quantum computers is coming soon. In order to prepare for the upcoming future, the National Institute of Standards and Technology has recruited candidates to set standards for post quantum cryptography to establish a future cryptography standard. The submitted ciphers are expected to be safe from quantum algorithm attacks, but it is necessary to verify that the submitted algorithm is safe from quantum attacks using quantum algorithm even when it is actually operated on a quantum computer. Therefore, in this paper, we investigate an efficient quantum gate implementation for binary field multiplication of code based post quantum cryptography to work on quantum computers. We implemented the binary field multiplication for two field polynomials presented by Classic McEliece and three field polynomials presented by ROLLO in generic algorithm and Karatsuba algorithm.

• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
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• s.306
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• pp.73-80
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• 2002

인터넷으로 대표되는 네트워크와 휴대전화의 결합으로 문자 그대로 지구규모의 디지털사회가 출연하게 되었고 사회제도와 공공의 정보기반도 그것을 반영한 형태로 변화하고 있다. 차후 디지털사회를 얼마나 안전한 것으로 만들어 가는가는 국가$\cdot$사회의 기반으로서 그 존속에 관계되는 중대한 문제이며, 기업 비즈니스에서는 사활(死活)을 건 비즈니스 문제가 되었다. 이들을 지탱하는 정보기반의 핵이 바로 암호를 중심으로 하는 정보시큐리티이다. 여기서는 현대 사회에서는 왜 암호$\cdot$정보시큐리티가 필요한가, 그 역할과 의미는 무엇인가, 어떠한 응용분야, 과제가 있는가를 전망해본다. 또한 암호란 무엇인가, 그 안전성의 의미란 무엇인가, 컴퓨터나 통신의 디지털기술과는 어떤 관련이 있는가를 역사적 배경과 최근의 동향을 바탕으로 언급하고, 현대암호의 성립, 정보시큐리티의 적용형태, 미쓰비시(삼릉)전기의 기술적 활동에 대하여 언급한다. 앞으로 전개되는 디지털 사회의 동향으로는 두 가지의 특징을 들 수 있다. 우선 휴대전화의 세계적 보급, 인터넷접속기능 장비의 발달로 현재 인터넷 유저(사용자)의 규모를 훨씬 능가하는 음성교신이 가능한 모바일인터넷의 출현이 예상된다. 모바일인터넷이 잠재적으로 갖는 안전상의 취약성을 극복하기 위해서는 암호$\cdot$정보시큐리티 기술은 보다 고도의 것이 요구된다. 또한 장래의 양자(量子)컴퓨터이 출현 등 분자레벨로 육박해 오고 있는 반도체$\cdot$광소자$\cdot$통신기술에 앞서 현재의 디지털암호에 의한 시큐리티기반의 안전성에 대한 한계가 거론되고 있다. 디지털사회의 안전성을 확보하기 위해서는 장래를 내다본 기술의 추구가 요청되고 있으며 그 대표적인 것으로 양자역학의 원리, 광기술, 디지털기술을 통합한 양자암호가 있다. 미쓰시비전기는 2000년 9월에 일본 최초로 양자암호의 실증실험에 성공하여 조기 실현화를 지향하고 있다.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.41 no.4
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• pp.479-488
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• 2016

For a secure communication system, it is necessary to use secure cryptographic algorithms and keys. Modern cryptographic system generates high entropy encryption key through standard key derivation functions. Using recent progress in quantum key distribution(QKD) based on quantum physics, it is expected that we can enhance the security of modern cryptosystem. In this respect, the study on the dual key agreement is required, which combines quantum and modern cryptography. In this paper, we propose two key derivation functions using dual key agreement based on QKD and RSA cryptographic system. Furthermore, we demonstrate several simulations that estimate entropy of derived key so as to support the design rationale of our key derivation functions.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.21 no.12
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• pp.2318-2324
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• 2017

Quantum cryptography, which is emerging as a next generation password, is being studied by quantum cryptographic transfer protocols and quantum secret communication. Quantum key transfer protocol can be used in combination with the modern password because of the inefficiency of the use of the password, or the use of OTP(one time password). In this paper an algorithm for direct communication by means of direct cryptographic communications rather than quantum keys. The method of implementing quantum secure direct community was adopted using 2-channel methods using Einstein gravity field. Two channels were designed to adopt a quantum secret communication protocol that applies time delay between 2-channels of channel to apply time difference between 2-channels. The proposed time delay effect reflects the time delay by reflecting the gravitational lensing phenomenon. Gravity generator with centrifugal acceleration is incorporated in the viscometer, and the time delay using this implies the correlation between the variance of the metametry.

• KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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• v.9 no.8
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• pp.165-170
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• 2020

As the IoT (Internet of Things) era is activated, a lot of information including personal information is being transmitted through IoT devices. For information protection, it is important to perform cryptography communication, and it is required to use a lightweight security protocol due to performance limitations. Currently, most of the encryption methods used in the security protocol use RSA and ECC (Elliptic Curve Cryptography). However, if a high performance quantum computer is developed and the Shor algorithm is used, it can no longer be used because it can easily solve the stability problems based on the previous RSA and ECC. Therefore, in this paper, we designed a security protocol that is resistant to the computational power of quantum computers. The code-based crypto ROLLO, which is undergoing the NIST (National Institute of Standards and Technology) post quantum cryptography standardization, was used, and a hash and XOR computation with low computational consumption were used for mutual communication between IoT devices. Finally, a comparative analysis and safety analysis of the proposed protocol and the existing protocol were performed.

• Information and Communications Magazine
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• v.32 no.6
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• pp.23-29
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• 2015

오류 정정 부호(error-correcting code)를 사용하는 McEliece 암호 체계는 양자 컴퓨터에서도 안전한 공개키 암호기법으로서 주목 받아왔다. 본고에서는 McEliece 암호 체계에 사용되는 오류 정정 부호와 그 조건, 암호 체계의 구조와 그 발전 과정 및 응용을 알아보고, 안전성 분석에 대해 소개한다.

• KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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• v.10 no.4
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• pp.101-106
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• 2021

Quantum algorithms and quantum computers can break the security of many of the ciphers we currently use. If Grover's algorithm is applied to a symmetric key cipher with n-bit security level, the security level can be lowered to (n/2)-bit. In order to apply Grover's algorithm, it is most important to optimize the target cipher as a quantum circuit because the symmetric key cipher must be implemented as a quantum circuit in the oracle function. Accordingly, researches on implementing AES(Advanced Encryption Standard) or lightweight block ciphers as quantum circuits have been actively conducted in recent years. In this paper, korean lightweight block cipher LEA was optimized and implemented as a quantum circuit. Compared to the previous LEA quantum circuit implementation, quantum gates were used more, but qubits were drastically reduced, and performance evaluation was performed for this tradeoff problem. Finally, we evaluated quantum resources for applying Grover's algorithm to the proposed LEA implementation.

• Review of KIISC
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• v.32 no.4
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• pp.99-107
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• 2022

본 논문에서는 표준화 기구에서 개발되었거나 아직 개발 중인, 양자 컴퓨팅에 의한 공격에 대해 안전한 양자 내성 보안체계로의 전환을 위해 양자 키 분배 (Quantum Key Distribution - QKD) 기술을 암호키 교환에 활용하는 다양한 하이브리드 접근 방식 들을 살펴보았다. 이러한 방법들은 두 가지 이상의 서로 다른 키 교환 방법을 결합하는 '키 교환을 위한 하이브리드 접근 방식'들을 의미한다. 양자 키 분배(QKD) 네트워크에서 생성하는 대칭 키를 활용하여 다른 방식으로 생성된 암호키와의 다양한 방식의 결합을 통한 하이브리드 접근 방식의 호환성에 대해서 살펴보았고, 아울러 다양한 네트워크 계층의 보안 통신 프로토콜과 함께 QKD를 함께 사용할 수 있도록 하는 표준들을 함께 분석하였으며, 이러한 표준들에서 추가적으로 개발이 필요한 영역들을 함께 살펴보았다.

• Convergence Security Journal
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• v.21 no.1
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• pp.3-7
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• 2021

In quantum cryptographic communication based on quantum mechanics, each piece of information is loaded onto individual photons and transmitted. Therefore, it is impossible to eavesdrop on only a part, and even if an intruder illegally intercepts a photon and retransmits it to the recipient, it is impossible to send the same information to the photon by the principle of quantum duplication impossible. With the explosive increase of various network-based services, the security of the service is required to be guaranteed, and the establishment of a quantum cryptographic communication network and related services are being promoted in various forms. However, apart from the development of Quantum Key Distribution (QKD) technology, a lot of research is needed on how to provide network-level services using this. In this paper, based on the quantum encryption device, we propose an integrated data structure for transferring quantum keys between various quantum encryption communication network devices and realizing an encrypted transmission environment.