• 융합보안논문지
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• 제5권3호
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• pp.23-32
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• 2005

본 논문에서는 유비쿼터스 컴퓨팅 보안을 위한 128비트 Reversible Cellular Automata(RCA)기반 경량 블록 암호를 설계하고 구현한다. 유비쿼터스 컴퓨팅이 요구하는 하드웨어 제약조건을 충족하기 위하여 높은 임의성을 제공하는 Cellular Automata를 기반으로 블록구조를 설계하였다. 구현된 블록 암호기법은 암호화 과정동안 704 클럭 사이클로 동작하고 2,874 게이트수를 보였다. 구현 결과 기존의 AES나 NTRU보다 처리속도가 31% 향상되었고, gate수는 20%만큼 절감되었다. 차분 분석(Differential Cryptanalysis)과 Strict Avalanche Criterion(SAC)을 수행함으로써 구현된 블록 암호 알고리즘의 안정성을 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.1741-1748
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• 2005

본 논문에서는 암호 기능과 함께 데이터 인증 기능을 지원하는 OCB(offsetest codebook)-AES(advanced encryption) 암호 알고리즘을 VLSI로 설계하고 성능을 분석하였다. OCB-AES 암호 알고리즘은 기존 암호 시스템에서 암호 알고리즘과 인증에 구별된 알고리즘과 하드웨어를 사용함에 따른 많은 연산 시간과 하드웨어 문제를 해결하였다. 면적 효율적인 모듈화된 오프셋 생성기와 태그 생성 회로를 내장한 OCB-AES 프로세서는 IDEC 삼성 0.35um CMOS 공정으로 설계되었으며 약 55,700 게이트로 구성되며, 80MHz의 동작주파수로 930 Mbps의 암${\cdot}$복호율을 갖는다. 그리고 무결성과 인증에 사용되는 128 비트 태그를 생성하는데 소요되는 클록사이클 수는 (m+2)${\times}$(Nr+1)이다. 여기서 m은 메시지의 블록 수이며, Nr은 AES 암호 알고리즘의 라운드 수이다. 설계된 프로세서는 높은 암${\times}$복효율과 면적 효율성으로 IEEE 802.11i 무선 랜과 모바일용 SoC(System on chip)에 암호 처리를 위한 소프트 IP(Intellectual Property)로 적용 가능하다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.253-255
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• 2017

본 논문에서는 IoT 디바이스의 인증암호를 위한 AES-GCM 암호코어를 설계하였다. AES-GCM 코어는 블록암호 AES와 GHASH 연산으로 기밀성과 무결성을 동시에 제공한다. 기밀성 제공을 위한 블록암호 AES는 운영모드 CTR과 비밀키 길이 128/256-bit를 지원한다. GHASH 연산과 AES 암호화(복호화)의 병렬 동작을 위해 소요 클록 사이클을 일치시켜 GCM 동작을 최적화 하였다. 본 논문에서는 AES-GCM 코어를 Verilog HDL로 모델링 하였고 ModelSim을 이용한 시뮬레이션 검증 결과 정상 동작함을 확인하였으며 Xilinx Virtex5 XC5VSX95T FPGA 디바이스 합성결과 4,567 슬라이스로 구현되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.250-252
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• 2017

블록암호 국제표준 AES(Advanced Encryption Standard), 국내표준 ARIA(Academy, Research Institute, Agency) 및 국제표준 해시함수 Whirlpool을 통합 하드웨어로 구현하였다. ARIA 블록암호와 Whirlpool 해시함수는 AES와 유사한 구조를 가지며, 본 논문에서는 저면적 구현을 위해서 하드웨어 자원을 공유하여 설계하였다. Verilog-HDL로 설계된 ARIA-AES-Whirlpool 통합 보안 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였고, $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 20 MHz의 동작 주파수에서 71,872 GE로 구현되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권6B호
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• pp.954-961
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• 2010

스트림 암호는 블록 암호보다 안전성은 떨어지지만 수행 속도가 빠른 것이 큰 장점이었다. 그러나 최근까지 블록 암호의 수행 속도를 개선한 알고리즘 개발로 지금은 AES의 경우 스트림 암호와 수행 속도 차가 거의 없게 되어, 안전하면서 빠른 스트림 암호 개발이 절실히 요구된다. 본 논문에서는 ASR(Arithmetic Shift Register)과 간단한 논리연산으로 구성된 32비트 출력의 고속 스트림 암호 AA32를 제안한다. 제안한 알고리즘은 소프트웨어 구현이 쉽게 디자인된 스트림 암호 알고리즘으로 128비트 키를 지원하고 있으며, 워드와 바이트 단위로 연산을 수행한다. AA32의 전체 구성은 선형 궤환 순서기(Linear Feedback Sequencer)로 ASR 151비트를 적용하였고, 축소함수는 비선형(Non-Linear) 연산을 위한 S-박스를 사용하지 않고 간단한 논리연산을 사용한 크게 두 부분으로 구성되어 있는 매우 간결한 구조의 스트림 암호이다. 제안한 스트림 암호 AA32는 SSC2, Salsa20 보다 수행 속도 테스트결과 빠른 결과를 보여주고 있으며, 안전성 또한 현대 암호 알고리즘이 필요로 하는 안전성을 만족하고 있다. 제안한 암호 알고리즘은 휴대폰과 같은 무선 인터넷 환경과 DRM(Digital Right Management) 등과 같은 실시간 처리가 필요한 분야와 제한된 환경인 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)에 사용 가능한 고속 스트림 암호 알고리즘이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.388-394
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• 2019

블록암호 알고리듬 ARIA와 AES 그리고 해시 함수 Whirlpool을 단일 하드웨어로 통합 구현한 AAW(ARIA- AES-Whirlpool) 크립토 코어를 Cortex-M0 CPU에 슬레이브로 인터페이스한 보안 SoC(System-on-Chip) 설계에 대해 기술한다. AAW 크립토 코어는 ARIA, AES, Whirlpool의 알고리듬 특성을 이용한 하드웨어 공유를 통해 저면적으로 구현되었으며, 128-비트와 256-비트의 키 길이를 지원한다. 설계된 보안 SoC 프로토타입을 FPGA 디바이스에 구현하고, 하드웨어-소프트웨어 통합 검증을 하였다. AAW 크립토 코어는 5,911 슬라이스로 구현이 되었으며, AAW 크립토 코어가 포함된 AHB_Slave는 6,366 슬라이스로 구현되었다. AHB_Slave의 최대 동작 주파수는 36 MHz로 예측되었으며, ARIA-128, AES-128의 데이터 처리율은 각각 83 Mbps, 78 Mbps이고, Whirlpool 해시 함수의 512-비트 블록의 처리율은 156 Mbps로 평가되었다.

• 정보보호학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.201-211
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• 2012

본 논문에서는 단일 FPGA를 이용한 SATA 하드디스크용 Full Disk Encryption 연산기를 제안하고, 해당 연산기를 FPGA기반 테스트용 보드에 구현하여 실험한 결과를 제시한다. 제안하는 연산기는 크게 디스크 암호화 표준알고리즘인 IEEE P1619 (XTS-AES) 연산블록과, SATA Host (PC)와 Device (HDD)간의 정합 기능을 담당하는 SATA 인터페이스 블록으로 구성된다. 고속 암복호 연산기능을 담당하는 XTS-AES 암호 연산블록은 암복호 기능추가로 인한 속도저하를 최소화하기 위해 매 4 클록 사이클마다 1 블록 암호화를 처리하도록 4단 파이프라이닝구조로 설계하여 최대 4.8Gbps의 암복호 성능을 가진다. 또한 전체 연산기를 Xilinx사의 ML507 FPGA 개발보드에 구현하여, Windows XP 32비트 환경에서 SATA II 하드디스크(7200rpm)에 대해 암호화 장치없이 직접 연결했을 때와 동등한 속도인 최대 140MB/sec 읽기/쓰기 성능을 나타내었다. 따라서, 제안하는 연산기는 단일 FPGA를 이용하여 속도저하 없는 Full Disk Encryption 기능 구현이 가능함을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권4호
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• pp.101-106
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• 2021

양자 알고리즘과 양자 컴퓨터는 우리가 현재 사용하고 있는 많은 암호들의 안전성을 깨뜨릴 수 있다. 그루버 알고리즘을 n-bit 보안레벨을 가지는 대칭키 암호에 적용한다면 보안레벨을 (n/2)-bit 까지 낮출 수 있다. 그루버 알고리즘을 적용하기 위해서는 오라클 함수에 대칭키 암호가 양자 회로로 구현되어야 하기 때문에 대상 암호를 양자 회로로 최적화하는 것이 가장 중요하다. 이에 AES 또는 경량 블록암호를 양자 회로로 구현하는 연구들이 최근 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 국산 경량 블록암호 LEA를 양자 회로로 최적화하여 구현 하였다. 기존의 LEA 양자회로 구현과 비교하여 양자 게이트는 더 많이 사용하였지만, 큐빗을 획기적으로 줄일 수 있었으며 이러한 트레이드오프 문제에 대한 성능 평가를 수행하였다. 마지막으로 제안하는 LEA 양자 회로에 그루버 알고리즘을 적용하기 위한 양자 자원들을 평가하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.1093-1100
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• 2008

블록 암호를 설계하는 방식으로 크게 Feistel 구조와 SPN 구조로 나눌 수 있다. Feistel 구조는 암호 및 복호 알고리즘이 같은 구조이고, SPN구조는 암호 및 복호 알고리즘이 다르다. 본 논문에서는 암호와 복호 과정이 동일한 SPN 구조 블록 암호 알고리즘을 제안한다. 즉 SPN 구조 전체를 짝수인 N 라운드로 구성하고 1 라운드부터 N/2라운드까지는 정함수를 사용하고, (N/2)+1 라운드부터 N 라운드까지는 역함수를 사용한다. 또한 정함수 단과 역함수 단 사이에 대칭 블록을 구성하는 대칭 단을 삽입한다. 본 논문에서 정함수로는 안전성이 증명된 AES의 암호 알고리즘을, 역함수로는 AES의 복호 알고리즘을 사용하고, 대칭 단은 32 비트 회전과 간단한 논리연산을 사용하여 비선형성을 증가시켜 바이트 또는 워드 단위의 공격에 강하게 한다. 본 논문에서 제안한 암호와 복호가 동일한 대칭 구조 SPN 알고리즘은 하드웨어 구성이 간단한 장점을 가지므로 제한적 하드웨어 및 소프트웨어 환경인 스마트카드와 전자 칩이 내장된 태그와 같은 RFID 환경에서 안전하고 효율적인 암호를 구성할 수 있다.

• 융합보안논문지
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• 제24권1호
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• pp.69-76
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• 2024

화이트박스 구현은 암호 시스템의 비밀키를 보호하는데 사용되는 암호화 기술이다. 주로 음악, 비디오 등의 디지털 저작권 관리에 사용된다. 2002년 이후, 안전한 디지털 저작권 관리를 확보하기 위해 많은 화이트박스 구현이 개발되었다. 이는 고급 암호화 표준(AES) 및 데이터 암호화 표준(DES)에 적용되었다. ARIA는 대합(involution) 대입 치환 네트워크(SPN)를 사용하는 128비트 블록 암호로, 2004년에 한국 표준으로 채택되었다. 본 논문에서는 최초의 화이트박스 ARIA 구현을 제안한다. 우리의 구현은 전체 크기가 1,984KB인 7,696개의 조회 테이블로 구성된다. 안전성 측면에서 현저한 화이트박스 다양성과 화이트박스 모호함이 있음을 보인다.