• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 I
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• pp.109-112
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• 2003

본 논문에서는 확장 유클리드 알고리즘을 이용하여 VLSI 구현에 적합한 GF(2/sup m/)에서의 나눗셈 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 나눗셈 알고리즘은 GF(2/sup m/)에서 2m-2번의 반복적인 비트 연산을 필요로 하며 입력 데이터에 의존적인 하드웨어 구조를 새로운 (m+1)-bit의 유한체 G와 H를 도입하여 간단하게 제어하도록 구현하였다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 유한체 곱셈과 나눗셈이 요구되는 Error Correction Code와 암호 알고리즘에 효율적으로 적용이 가능하다. 현재 대표적으로 사용되는 기존 나눗셈 알고리즘과 비교해 볼 때 연산 시간은 비슷하지만 2-bit의 제어신호만을 필요로 하기 때문에 입력 데이터에 독립적인 O(1)의 complexity를 가짐으로 O(log₂(m+1))의 컨트롤을 갖는 다른 두 알고리즘에 비해 하드웨어 리소스 면에서 월등한 결과를 보인다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.925-927
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• 2011

본 논문에서는 확장 이진 최대공약수 알고리듬 (Extended Binary GCD algorithm)을 기본으로 GF($2^m$) 상에서 유한체 나눗셈 연산을 위한 고속 알고리듬을 제안하고, 제안한 알고리듬을 기본으로 한 나눗셈 연산기의 FPGA 설계 구현에 관하여 기술한다. 제안한 알고리듬은 Verilog HDL 로 기술하였고, Xilinx FPGA virtex4-xc4vlx15 디바이스를 타겟으로 하였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제12A권3호
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• pp.235-242
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• 2005

본 논문에서는 유한체 $GF(2^m)$의 응용을 위한 새로운 비트-시리얼 나눗셈 회로를 제안한다. 제안된 나눗셈 회로는 수정된 바이너리 최대 공약수 알고리즘에 기반하며, 2m-1 클락 사이클 비율로 나눗셈 결과를 출력한다. 본 연구에서 제안된 회로는 기존의 비트-시리얼 나눗셈 회로에 비해 속도에서 $43\%$, 칩 면적에서 $20\%$의 성능 개선을 보인다. 또한 제안된 회로는 기약다항식의 선택에 있어 어떠한 제약 조건도 두지 않을 뿐 아니라 매우 규칙적이고 모듈화 하기 쉽기 때문에 필드 크기 m에 대해 높은 유연성 및 확장성을 제공한다. 따라서 본 논문에서 제안된 나눗셈 회로는 저면적을 요구하는 $GF(2^m)$의 응용에 매우 적합하다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권3호
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• pp.35-42
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• 2007

타원곡선 암호 시스템에서 유한체 연산은 핵심적인 부분을 차지하고 있지만 나눗셈 연산의 경우 연산 과정이 복잡하여 이를 위한 효율적인 알고리즘 및 하드웨어 설계가 필요하다. 본 논문에서는 매우 큰 소수 m을 가지는 $GF(2^m)$상에서 효율적인 면적과 연산시간을 갖는 Radix-4 시스톨릭 나눗셈기를 제안한다. 제안된 유한체 나눗셈기는 유클리드 알고리즘과 표준기저 방식을 사용하였다. 수학적 정리를 통한 효율적인 알고리즘과 Radix-4에 맞는 새로운 카운터 구조를 제안하였고 이를 VLSI 설계에 적합하도록 시스톨릭 구조를 이용하여 설계하였다. 제안된 구조는 기존의 병렬 및 직렬 나눗셈기, Digit-serial 시스톨릭 나눗셈기와 비교해서 효율적인 면적과 연산 시간을 갖는다. 본 연구에서는 $GF(2^{193})$에서 동작하는 유한체 나눗셈기를 설계하였으며, 동부아남 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 최대 동작 주파수는 400MHz이다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.64-66
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• 2005

본 논문에서는 GF($2^m$) 상에서 나눗셈 연산을 위한 고속 알고리듬을 제안하고, 제안한 알고리듬을 기본으로 한 나눗셈 연산기의 하드웨어 설계 및 구현에 관하여 기술한다. 나눗셈을 위한 모듈러 연산은 개선된 이진 확장 유클리드 알고리듬 (Binary Extended Euclidian algorithm) 을 기본으로 하고 있다 성능비교 결과로부터 제안한 방법은 기존 방법에 비해 지연시간이 약 $26.7\%$ 정도 개선됨을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권5C호
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• pp.726-736
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• 2004

본 논문에서는 타원곡선 암호 시스템을 위한 스칼라 곱셈기를 유한체 GF(2$^{l63}$)상에서 구현하였다. 스칼라 곱셈기는 stand basis를 기반으로 비트-시리얼 곱셈기와 나눗셈기로 구성되어 있으며 이 가운데 가장 많은 시간을 필요로 하는 나눗셈의 효율적인 연산을 위해 확장 유클리드 알고리즘 기반의 새로운 나눗셈 알고리즘을 제안하였다. 기존의 나눗셈기들이 가변적인 데이터 종속성으로 인해 제어 모듈이 복잡해지며 처리 속도가 느린 것에 비해 새로이 제안하는 나눗셈 알고리즘은 입력신호의 크기에 독접 적인 2-bit의 제어 신호만을 필요로 하기 때문에 기존의 나눗셈기에 비하여 하드웨어 사이즈 및 처리 속도면에서 유리하다. 또한 제안하는 나눗셈기의 연산 모듈은 규칙적인 구조를 가지고 있어 입력 신호의 크기에 따라 확장이 용이하다. 새로운 스칼라 곱셈기는 삼성전자 0.18 um CMOS 공정으로 합성하였을 경우 60,000게이트의 하드웨어 사이즈를 가지며 최대 250MHz까지 동작이 가능하다. 이 때 데이터 처리속도는 148kbps로 163-bit 프레임당 1.1㎳ 걸린다. 이러한 성능은 디지털 서명, 암호화 및 복호화 그리고 키 교환 등에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 여겨진다.다.

• 한국통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.1160-1164
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• 1998

본 논문에서는 유한체 $GF(2^{m})$ 상의 새로운 역원계산 알고리듬을 제안하고 이를 이용한 역원계산 회로 및 나눗셈 회로를 설계한다. 제안된 역원계산 알고리듬은 Fermat의 정리에 기초한 것으로 약 m/2개의 clock cycle에 역원을 구할 수 있다. 본 알고리듬을 이용하여 설계한 $GF(2^{m})$ 상의 역원계산 회로 및 나눗셈 회로는 멀티플렉서 이외에 다른 부가 하드웨어가 필요하지 않으므로 매우 간단한 하드웨어로 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권1호
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• pp.57-67
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• 2005

고속 스칼라곱 연산은 타원곡선 암호 응용을 위해서 매우 중요하다. 보안 상황에 따라 유한체의 크기를 변경하려면 타원곡선 암호 보조프로세서가 크기 가변 유한체 연산 장치를 제공하여야 한다. 크기 가변 유한체 연산기의 효율적인 연산 구조를 연구하기 위하여 전형적인 두 종류의 스칼라곱 연산 알고리즘을 FPGA로 구현하였다. Affine 좌표계 알고리즘은 나눗셈 연산기를 필요로 하며, projective 좌표계 알고리즘은 곱셈 연산기만 사용하나 중간 결과 저장을 위한 메모리가 더 많이 소요된다. 크기 가변 나눗셈 연산기는 각 비트마다 궤환 신호선을 추가하여야 하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이로 인한 클록 속도저하를 방지하는 간단한 방법을 제안하였다. Projective 좌표계 구현에서는 곱셈 연산으로 널리 사용되는 디지트 serial 곱셈구조를 사용하였다. 디지트 serial 곱셈기의 크기 가변 구현은 나눗셈의 경우보다 간단하다. 최대 256 비트 크기의 연산이 가능한 크기 가변 유한체 연산기를 이용한 암호 프로세서로 실험한 결과, affine 좌표계 알고리즘으로 스칼라곱 연산을 수행한 시간이 6.0 msec, projective 좌표계 알고리즘의 경우는 1.15 msec로 나타났다. 제안한 타원곡선 암호 프로세서를 구현함으로써, 하드웨어 구현의 경우에도 나눗셈 연산을 사용하지 않는 projective 좌표계 알고리즘이 속도 면에서 우수함을 보였다. 또한, 메모리의 논리회로에 대한 상대적인 면적 효율성이 두 알고리즘의 하드웨어 구현 면적 요구에 큰 영향을 미친다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권4호
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• pp.38-48
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• 2006

본 논문에서는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 단말기에서 사용하기 위하여 유클리드(Euclid) 알고리즘 기반의 RS(255,239,t=8) 복호기를 설계하였다 DMB는 휴대 단말기 상에 방송서비스 제공이 목적이므로 사용된 RS 복호기는 면적이 작아야 하며 실시간처리를 위해 복호 지연시간이 짧아야 한다. 두 조건을 만족시키기 위해 에러의 위치 및 크기를 찾는 방법으로 유클리드 알고리즘을 수정하여 사용하였다. 유클리드 알고리즘 상에서 유한체 나눗셈 연산을 위해 사용하는 Inverse ROM을 17 클럭을 소모하는 나눗셈기로 대체하여 면적을 줄였으며, 유한체 나눗셈기로 인한 지연 시간을 줄이기 위해 차수 연산 없이 유클리드 알고리즘의 동작 제어가 가능한 수정된 유클리드 알고리즘을 제안하였다. 제안한 유클리드 알고리즘은 기본 유클리드 알고리즘에 비해 비슷한 지연시간 조건 하에서 면적을 25% 정도 줄일 수 있었다. 삼성 STD130 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 이용하여 Synopsys 상에서 합성한 결과 유클리드 블록은 30,228개의 게이트수를 가지며 288 클럭을 소모하였으며, 전체 RS 복호기의 크기는 약 45,000 게이트였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.651-654
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• 2008

$GF(2^m)$를 기본으로 하는 유한체 연산에서 덧셈과 뺄셈은 그 구현이 단순하지만, 곱셈, 나눗셈이나 역원을 구하는 데에는 수학적으로 복잡한 수식을 간략화 하는 과정이 필수적이다. 유한체 연산은 기본적으로 normal basis와 polynomial basis 두 가지 측면에서 접근할 수 있고 이 두 방법은 각각 장단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 두 가지 basis 중에서 수학적인 접근이 용이한 polynomial basis를 사용한 접근방식을 채택하여 수학적인 원리를 이용한 수식의 간략화를 꾀하고 최적화하는 방법을 제시한다.