• 정보보호학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.53-64
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• 2002

This paper describes a design of cryptographic processor that implements the AES (Advanced Encryption Standard) block cipher algorithm, "Rijndael". An iterative looping architecture using a single round block is adopted to minimize the hardware required. To achieve high throughput rate, a sub-pipeline stage is added by dividing the round function into two blocks, resulting that the second half of current round function and the first half of next round function are being simultaneously operated. The round block is implemented using 32-bit data path, so each sub-pipeline stage is executed for four clock cycles. The S-box, which is the dominant element of the round block in terms of required hardware resources, is designed using arithmetic circuit computing multiplicative inverse in GF($2^8$) rather than look-up table method, so that encryption and decryption can share the S-boxes. The round keys are generated by on-the-fly key scheduler. The crypto-processor designed in Verilog-HDL and synthesized using 0.25-$\mu\textrm{m}$ CMOS cell library consists of about 23,000 gates. Simulation results show that the critical path delay is about 8-ns and it can operate up to 120-MHz clock Sequency at 2.5-V supply. The designed core was verified using Xilinx FPGA board and test system.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.430-432
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• 2015

80/128-비트의 마스터키를 지원하는 초경량 블록암호 PRESENT-80/128의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. PRESENT 알고리듬은 SPN (substitution and permutation network)을 기반으로 하며 31번의 라운드 변환을 갖는다. 64-비트 데이터 패스를 갖는 단일 라운드 변환 회로를 이용하여 31번의 라운드가 반복처리 되도록 하였으며, 암호화/복호화 회로가 공유되도록 설계하였다. Verilog HDL로 설계된 PRESENT 프로세서를 Virtex5 XC5VSX-95T FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 최대 275 Mhz 클록으로 동작하여 550 Mbps의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.

• 한국컴퓨터산업학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.167-176
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• 2009

본 논문에서는 간단한 대칭단을 사용하여 암호와 복호를 동일하게 개선한 SHACAL-1을 제안한다. SHACAL-1의 한 라운드는 20스텝으로 되어 있고 모두 4라운드로 구성되어 있으며 복호는 암호의 역함수로 되어있다. 본 논문에서 제안하는 대칭구조 SHACAL-1은 전반부, 대칭단 그리고 후반부의 3개 부분으로 구성한다. 전반부는 SHACAL-1의 암호 알고리즘으로 한 라운드는 10스텝으로 하여 4라운드로 구성한다. 후반부는 SHACAL-1의 복호 알고리즘으로 동일하게 구조를 가진다. 그 중간에 대칭단을 삽입하여 암호와 복호 알고리즘을 동일하게 구성한다. 제안한 대칭구조 SHACAL-1은 SHACAL-1과 수행시간 테스트 결과 거의 영향을 미치지 않은 결과를 보였고, 안전성 또한 대칭단의 적응으로 선형, 차분분석과 같은 높은 확률 패스를 이용한 공격에도 분석을 어렵게 하고 있다. 제안한 알고리즘은 암호와 복호가 다른 블록 암호에도 쉽게 적용 가능하며, 다른 블록 암호 설계에도 유용하다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.199-206
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• 2010

인터넷과 네트워크 등 통신의 급속한 발달로 디지털 정보화 사회가 점점 고도화되고 다양한 서비스를 제공받고 있는 상황이지만 심각한 보안 위협에 노출되어 있다. 이와 같은 정보 보호 시장의 특성에 따라 보안 기술의 적용 환경이나 분야에 적합하고, 중요한 정보를 보다 안전하게 보호하기 위한 암호 기술의 연구가 더욱 절실히 요구된다. 통신에서 정보 보호를 위한 암호화 기술 중에서 암호화 키와 복호화 키가 같은 대칭키 암호 알고리즘은 변환 방법에 따라 블록 암호 알고리즘과 스트림 암호 알고리즘으로 구분된다. 본 연구에서는 제안한 SEED와 스트림 암호 알고리즘의 안전성과 신뢰성을 검증하고 통신 환경에서의 적용 가능성을 확인하고자 한다. 이것은 다양한 통신 환경 조건에 따른 적합한 암호 알고리즘의 선택과 적용으로 안전한 정보 교류가 이루어질 수 있도록 하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.63-70
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• 2011

본 논문에서는 KASUMI 암호화 알고리즘을 하드웨어로 구현하였다. 이는 ASIC이나 코어-기반 설계와 같은 여러 응용분야에 적합하도록 범용적으로 구현하였다. 또한 기밀성 알고리즘과 무결성 알고리즘을 모두 수행할 수 있도록 설계하였으며, 파이프라인 구조를 사용하여 높은 동작 주파수에서도 구동될 수 있도록 하였다. 본 논문에서 설계한 하드웨어를 Altera사의 EPXA10F1020C1을 타겟으로 구현한 결과 최대 동작 주파수 36.35MHz에서 안정적으로 동작함을 확인하였다. 따라서 구현된 하드웨어는 현재 중요한 문제로 대두되고 있는 종단간(end-to-end) 보안에 대한 좋은 해결책으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.778-784
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• 2012

대칭형 블록 암호 시스템은 암호화와 복호화 과정에서 동일한 암호키를 사용한다. HIGHT 암호 알고리즘은 2010년 ISO/IEC에서 국제표준으로 승인된 모바일용 64비트 블록 암호기술이다. 본 논문에서는 HIGHT 블록 암호 알고리즘을 Verilog-HDL을 이용하여 설계하였다. ECB, CBC, OFB 및 CTR과 같은 블록 암호용 4개의 암호 운영모드를 지원하고 있다. 고정된 크기의 연속적인 메시지 블록을 암 복호화할 때, 매 34클럭 사이클마다 64비트 메시지 블록을 처리할 수 있다. Xilinx사의 vertex 칩에서 144MHz의 동작 주파수를 가지며, 최대 처리율은 271Mbps이다. 설계된 암호 프로세서는 PDA, 스마트 카드, 인터넷 뱅킹 및 위성 방송 등과 같은 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제8권1호
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• pp.159-174
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• 2012

This paper presents a study on a high-performance design for a block cipher algorithm implemented on modern many-core graphics processing units (GPUs). The recent emergence of VLSI technology makes it feasible to fabricate multiple processing cores on a single chip and enables general-purpose computation on a GPU (GPGPU). The GPU strategy offers significant performance improvements for all-purpose computation and can be used to support a broad variety of applications, including cryptography. We have proposed an efficient implementation of the encryption/decryption operations of a block cipher algorithm, SEED, on off-the-shelf NVIDIA many-core graphics processors. In a thorough experiment, we achieved high performance that is capable of supporting a high network speed of up to 9.5 Gbps on an NVIDIA GTX285 system (which has 240 processing cores). Our implementation provides up to 4.75 times higher performance in terms of encoding and decoding throughput as compared to the Intel 8-core system.

• 한국컴퓨터산업학회논문지
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• 제4권4호
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• pp.523-532
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• 2003

본 논문에서는 확장된 Feistel 구조를 갖는 128-비트 블록 암호알고리즘 Lambda를 설계하고, 차분공격(differential cryptanalysis)과 선형공격(linear cryptanalysis)을 통해 안전성을 분석하였다. Lambda는 2-라운드 만에 완전 확산(diffusion)이 일어나도록 설계되었다. 이러한 우수한 확산효과로 인해 8-라운드 차분 특성이 구성될 확률은 $2^{-128}$로, 선형특성이 구성될 확률은 $2^{-192}$로 분석되었다. 결과적으로 Lambda는 128-비트 비밀키를 적용하였을 경우 8-라운드 이상이면 차분공격이나 선형공격이 전사(exhaustive)공격 방법보다 효율성이 떨어지는 것으로 분석되었다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제8권1호
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• pp.42-52
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• 2016

In this paper, we propose the 16-bits optimization design of the ARIA block-cipher algorithm for embedded systems with 16-bits processors. The proposed design adopts 16-bits XOR operations and rotated shift operations as many as possible. Also, the proposed design extends 8-bits array variables into 16-bits array variables for faster chained matrix multiplication. In evaluation experiments, our design is compared to the previous 32-bits optimized design and 8-bits optimized design. Our 16-bits optimized design yields about 20% faster execution speed and about 28% smaller footprint than 32-bits optimized code. Also, our design yields about 91% faster execution speed with larger footprint than 8-bits optimized code.

• Journal of Ubiquitous Convergence Technology
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• 제2권1호
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• pp.12-17
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• 2008

In this paper, the 128bit AES block cipher algorithm OCB (Offset Code Book) mode for privacy and authenticity of high speed packet data was efficiently designed in C language level and was optimized to support the required capacity of contents server using high performance DSP. It is known that OCB mode is about two times faster than CBC-MAC mode. As an experimental result, the encryption / decryption speed of the implemented block cipher was 308Mbps, 311 Mbps respectively at 1GHz clock speed, which is 50% faster than a general design with 3.5% more memory usage.