• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.21 no.10
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• pp.1929-1934
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• 2017

Lightweight block cipher (Lightweight Encryption Algorithm, LEA), is the most promising block cipher algorithm due to its efficient implementation feature and high security level. The LEA block cipher is widely used in real-field applications and there are many efforts to enhance the performance of LEA in terms of execution timing to achieve the high availability under any circumstances. In this paper, we enhance the performance of LEA block cipher, particularly on ARMv8 processors. The LEA implementation is optimized by using new SIMD instructions namely NEON engine and 24 LEA encryption operations are simultaneously performed in parallel way. In order to reduce the number of memory access, we utilized the all NEON registers to retain the intermediate results. Finally, we evaluated the performance of the LEA implementation, and the proposed implementations on Apple A7 and Apple A9 achieved the 2.4 cycles/byte and 2.2 cycles/byte, respectively.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.33 no.3
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• pp.401-410
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• 2023

In this paper, we propose optimization methods for implementing SPARKLE, one of the NIST LWC finalists, on a 64-bit ARMv8 processor. The proposed methods consist of two approaches: an implementation using ARM A64 instructions and another using NEON ASIMD instructions. The A64-based implementation is optimized by performing register scheduling to efficiently utilize the available registers on the ARMv8 architecture. By utilizing the optimized A64-based implementation, we can achieve speeds that are 1.69 to 1.81 times faster than the C reference implementation on a Raspberry Pi 4B. The ASIMD-based implementation, on the other hand, optimizes data by parallelizing the ARX-boxes to perform more than three of them concurrently through a single vector instruction. While the general speed of the optimized ASIMD-based implementation is lower than that of the A64-based implementation, it only slows down by 1.2 times compared to the 2.1 times slowdown observed in the A64-based implementation as the block size increases from SPARKLE256 to SPARKLE512. This is an advantage of the ASIMD-based implementation. Therefore, the ASIMD-based implementation is more efficient for SPARKLE variant block cipher or permutation designs with larger block sizes than the original SPARKLE, making it a useful resource.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.05a
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• pp.169-172
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• 2022

2015년부터 NIST에서는 경량 암호 공모전을 개최하여 저사양 기기에서 활용할 경량 암호 알고리즘을 개발해오고 있다. 본 논문에서는 경량 암호 공모전에서 발표된 Romulus 암호에 활용되는 Tweakey 프레임워크로 설계된 Tweakable 블록암호 Skinny의 최적화 구현을 최신 프로세서 중 하나인 Apple M1 프로세서 상에서 진행하였다. M1 프로세서는 ARMv8 아키텍처로 설계되었으며, ARMv8 벡터 명령어 중 TBL 명령어를 활용한 라운드 함수의 효율적인 구현으로 최적화를 진행하였다. Skinny 블록암호의 블록 길이 128-bit 구현을 진행하였으며, 해당 프로세서에서 구현된 skinny 구현 연구가 없기 때문에 Referenc C코드와 비교를 진행하였다. 성능 측정 결과 128-bit 키 길이에서는 약 19배의 성능 향상을 확인하였으며, 키 길이 384-bit에서는 약 32배의 높은 성능 향상을 확인할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.05a
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• pp.191-194
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• 2022

이동통신 산업이 급속도로 발전됨과 동시에 사물인터넷도 빠르게 발전하고 있다. 사물인터넷의 성능이 향상되면서 무선 네트워크에 포함된 많은 데이터를 포함하고 있는 사물인터넷이 증가하였다. 사물인터넷에 사용되는 저사양 프로세서들은 일반 컴퓨터에 비해 제한적이다. 그러므로, 사물인터넷에서 효율적으로 동작되는 암호 알고리즘에 대한 연구는 필수적이다. 따라서, 본 논문에서는 많은 분야에서 널리 사용되고 있는 마이크로 컨트롤러인 ARMv8 프로세서 상에서의 블록 암호 최적 구현에 대한 연구 동향에 대해 알아본다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.113-115
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• 2023

SMAUG는 2023년 한국형 양자내성암호 표준화 공모전인 KpqC의 공개키 부문의 1차 후보로 당선된 양자내성암호 알고리즘이다. SMAUG는 MLWE와 MLWR을 사용한 격자 기반 알고리즘으로, 비슷한 문제를 사용하는 CRYSTALS-Kyber에 비해 키 크기가 작다는 장점이 존재한다. 본 논문에서는 SMAUG를 ARMv8 프로세서 상에서 구현하였다. 곱셈 연산의 가장 최하위 모듈을 병렬 구현하여 연산 속도를 빠르게 하는데 집중하였다. 구현 결과 곱셈 알고리즘은 최대 24.62배, 암호 연산에 적용할 경우 최대 3.51배 성능 향상이 있었다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.8 no.10
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• pp.1545-1552
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• 2013

This paper presents an implementation of embedded platform based ARM A8-cortex processor for android supporting. The development board for S5PV210 is a platform that is suitable for code development of SAMSUNG's S5PV210 32bit RICS micro controller(ARMv7) architecture for hand-held device and general applications. Embedded platform development board offers various function and high efficiencies. In addition to the high performance, the embedded platform offers low current consumption, ensuring low costs and power.

• The Magazine of the IEIE
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• v.40 no.9
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• pp.18-25
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• 2013

• IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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• v.8 no.3
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• pp.145-153
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• 2013

Virtualization technology has been applied in IA-32 based server or desktop systems. Recently it has been applied in ARM based mobile systems. Virtualization technology provides many useful features that are not possible in operating system level such as isolation, interposition, encapsulation and portability. In this research, we implement an ARM based VMM(Virtual Machine Monitor) by using the following techniques. First, we use "emulation" to virtualize the processor. Second, we use "shadow page tables" to virtualize the memory. Finally, we use a simple "pass-through I/O" to virtualize the device. Currently the VMM runs ARM Linux kernel 3.4.4 on a BeagleBoard-xM, and we evaluated the performance of the VMM using lmbench and dhrystone. The result of the evaluation shows that our VMM is slower than Xen on ARM that is implemented using paravirtualization but has good performance among the VMMs using full-virtualization.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.31 no.3
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• pp.463-471
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• 2021

Since 2016, National Institute of Standards and Technology (NIST) has been conducting a post quantum cryptography standardization project in preparation for a quantum computing environment. Three rounds are currently in progress, and most of the candidates (5/7) are lattice-based. Lattice-based post quantum cryptography is evaluated to be applicable even in an embedded environment where resources are limited by providing efficient operation processing and appropriate key length. Among them, SABER KEM provides the efficient modulus and Toom-Cook to process polynomial multiplication with computation-intensive tasks. In this paper, we present the optimized implementation of evaluation and interpolation in Toom-Cook algorithm of SABER utilizing ARM/NEON in ARMv8-A platform. In the evaluation process, we propose an efficient interleaving method of ARM/NEON, and in the interpolation process, we introduce an optimized implementation methodology applicable in various embedded environments. As a result, the proposed implementation achieved 3.5 times faster performance in the evaluation process and 5 times faster in the interpolation process than the previous reference implementation.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.161-161
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• 2017

스마트 시설환경의 제어 요소는 난방기, 창 개폐, 수분/양액 밸브 개폐, 환풍기, 제습기 등 직접적으로 시설환경의 조절에 관여하는 인자와 정보 교환을 위한 통신, 사용자 인터페이스 등 간접적으로 제어에 관련된 요소들이 복합적으로 존재한다. PID 제어와 같이 하는 수학적 논리를 바탕으로 한 제어와 전문 관리자의 지식을 기반으로 한 비선형 학습 모델에 의한 제어 등이 공존할 수 있다. 이러한 다양한 요소들을 복합적으로 연동시키기 위해선 기존의 시퀀스 기반 제어 방식에는 한계가 있을 수 있다. 관행의 방식과 같이 시계열 상에서 획득한 충분한 데이터를 이용하여 제어의 양과 시점을 결정하는 방식은 예외 상황에 충분히 대처하기 어려운 단점이 있을 수 있다. 이러한 예외 상황은 자연적인 조건의 변화에 따라 불가피하게 발생하는 경우와 시스템의 오류에 기인하는 경우로 나뉠 수 있다. 본 연구에서는 실시간으로 변하는 시설환경 내의 다양한 환경요소를 실시간으로 분석하고 상응하는 제어를 수행하여 수학적이며 예측 가능한 논리에 의해 준비된 제어시스템을 보완할 방법을 연구하였다. 과거의 고성능 컴퓨팅(HPC; High Performance Computing)은 다수의 컴퓨터를 고속 네트워크로 연동하여 집적적으로 연산능력을 향상시킨 기술로 비용과 규모의 측면에서 많은 투자를 필요로 하는 첨단 고급 기술이었다. 핸드폰과 모바일 장비의 발달로 인해 소형 마이크로프로세서가 발달하여 근래 2 Ghz의 클럭 속도에 이르는 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor)가 등장하기도 하였다. 상대적으로 낮은 성능에도 불구하고 저전력 소모와 플랫폼의 소형화를 장점으로 한 AP를 시설환경의 실시간 제어에 응용하기 위한 방안을 연구하였다. CPU의 클럭, 메모리의 양, 코어의 수량을 다음과 같이 달리한 3가지 시스템을 비교하여 AP를 이용한 마이크로 클러스터링 기술의 성능을 비교하였다.1) 1.5 Ghz, 8 Processors, 32 Cores, 1GByte/Processor, 32Bit Linux(ARMv71). 2) 2.0 Ghz, 4 Processors, 32 Cores, 2GByte/Processor, 32Bit Linux(ARMv71). 3) 1.5 Ghz, 8 Processors, 32 Cores, 2GByte/Processor, 64Bit Linux(Arch64). 병렬 컴퓨팅을 위한 개발 라이브러리로 MPICH(www.mpich.org)와 Open-MP(www.openmp.org)를 이용하였다. 2,500,000,000에 이르는 정수 중 소수를 구하는 연산에 소요된 시간은 1)17초, 2)13초, 3)3초 이었으며, $12800{\times}12800$ 크기의 행렬에 대한 2차원 FFT 연산 소요시간은 각각 1)10초, 2)8초, 3)2초 이었다. 3번 경우는 클럭속도가 3Gh에 이르는 상용 데스크탑의 연산 속도보다 빠르다고 평가할 수 있다. 라이브러리의 따른 결과는 근사적으로 동일하였다. 선행 연구에서 획득한 3차원 계측 데이터를 1초 단위로 3차원 선형 보간법을 수행한 경우 코어의 수를 4개 이하로 한 경우 근소한 차이로 동일한 결과를 보였으나, 코어의 수를 8개 이상으로 한 경우 앞선 결과와 유사한 경향을 보였다. 현장 보급 가능성, 구축비용 및 전력 소모 등을 종합적으로 고려한 AP 활용 마이크로 클러스터링 기술을 지속적으로 연구할 것이다.