• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -1
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• pp.313-316
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• 2002

This paper presents the design and implementation of a crypto processor, a special-purpose microprocessor optimized for the execution of cryptography algorithms. This crypto processor can be used fur various security applications such as storage devices, embedded systems, network routers, etc. The crypto processor consists of a 32-bit RISC processor block and a coprocessor block dedicated to the SEED and triple-DES (data encryption standard) symmetric key crypto (cryptography) algorithms. The crypto processor has been designed and fabricated as a single VLSI chip using 0.5 $\mu\textrm{m}$ CMOS technology. To test and demonstrate the capabilities of this chip, a custom board providing real-time data security for a data storage device has been developed. Testing results show that the crypto processor operates correctly at a working frequency of 30MHz and a bandwidth o1240Mbps.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 B
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• pp.1014-1017
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• 2003

In this paper, after the crypto acceleration board of the server-termination type is designed, we implement the Elliptic Curve Digital Signature Algorithm on the board that serves data integrity and user authentication. For implementing ECDSA, we use crypto co-processor, MPC180, to reduce the computation burden of main Processor (MPC860) on the board. By using crypto co-processor, the computation efficiency in case prime field is improved more between 90 and 100 times than the software library and between 20 and 90 times in case binary field. Our result is expect to apply for SSL acceleration board.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권4A호
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• pp.447-457
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• 2004

본 논문에서는 RSA 암호화 알고리즘을 지원하기 위한 암호화 프로세서의 구조를 제안한다. 본 논문의 RSA 암호화 프로세서는 빅 몽고메리 알고리즘(FIOS)을 기반으로 제안되였으며, 다양한 비트 길이(128∼2048 비트)를 지원한다. RSA 암호화 프로세서의 구조는 RSA 제어 신호 발생기, 빅 몽고메리 프로세서(가산기, 승산기)의 모듈로 구성된다. 빅 몽고메리 프로세서의 가산기와 승산기는 다양한 알고리즘을 이용하여 구현하였다. 내장형 시스템에 적합하게 설계하기 위하여 여러 가지 연산기를 합성한 결과 중에서 ARM 코프로세서와 연동할 수 있는 동작주파수를 갖는 연산기 중에서 가장 작은 연산기를 선택하였다. RSA 암호화 프로세서는 Verilog-HDL을 이용하여 하향식 설계 방법으로 구현되었으며, C언어와 Cadence의 Verilog-XL을 이용하여 검증하였다. 검증된 모델은 하이닉스 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS standard cell 라이브러리를 이용하여 합성되었으며, 2.3V, 10$0^{\circ}C$ 최악 조건에서 동작한다. 본 논문에서 제안한 RSA 암호화 프로세서는 약 51MHz의 주파수에서 동작하며, 게이트 수는 nand2 게이트 기준으로 36,639 gates의 면적을 가진다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제8권11호
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• pp.271-276
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• 2019

LUT 기반의 S-Box를 사용하는 기존의 ARIA 알고리듬은 처리속도는 빠르지만 회로의 크기가 매우 커지게 되어 저면적이 요구되는 소형의 휴대용 기기에는 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 하드웨어 면적의 감소를 위해 개선된 합성체 S-Box를 기반으로 한 최적의 ARIA 암호프로세서 설계를 제안한다. ARIA 알고리듬에서의 키 스케쥴링 과정에서 확산 및 치환 계층에서 반복적으로 사용한다. 여기에서는 또한, 키 스케쥴링 과정에서의 사용 면적을 최소화하는 방안으로 치환과 확산 계층에서 하드웨어 자원의 공유 방법을 제안한다. 설계된 ARIA 암호프로세서는 Verilog-HDL을 이용하여 회로를 기술하였고, Xilinx XC3S1500을 타겟으로 하여 논리 합성을 수행하였다. 설계된 시스템의 기능 검증을 위해 Mentor사의 Modelsim 10.4a 툴을 이용하여 논리 및 타이밍 시뮬레이션을 수행하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -1
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• pp.164-167
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• 2002

This paper presents the design of Rijndael crypto-processor with 128 bits, 192 bits and 256 bits key size. In October 2000 Rijndael cryptographic algorithm is selected as AES(Advanced Encryption Standard) by NIST(National Institute of Standards and Technology). Rijndael algorithm is strong in any known attacks. And it can be efficiently implemented in both hardware and software. We implement Rijndael algorithm in hardware, because hardware implementation gives more fast encryptioN/decryption speed and more physically secure. We implemented Rijndael algorithm for 128 bits, 192 bits and 256 bits key size with VHDL, synthesized with Synopsys, and simulated with ModelSim. This crypto-processor is implemented using on-the-fly key generation method and using lookup table for S-box/SI-box. And the order of Inverse Shift Row operation and Inverse Substitution operation is exchanged in decryption round operation of Rijndael algorithm. It brings about decrease of the total gate count. Crypto-processor implemented in these methods is applied to mobile systems and smart cards, because it has moderate gate count and high speed.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 하계종합학술대회 논문집(2)
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• pp.521-524
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• 2004

For implementation of Cryptographic algorithms, security against implementation attacks such as side-channel attacks as well as the speed and the size of the circuit is important. Power Analysis attacks are powerful techniques of side-channel attacks to exploit secret information of crypto-processors. In this thesis the FPGA implementation of versatile elliptic crypto-processor is described. Explain the analysis of power consumption of ALTERA FPGA(FLEX10KE) that is used in our hand made board. Conclusively this thesis presents clear proof that implementations of Elliptic Curve Crypto-systems are vulnerable to Differential Power Analysis attacks as well as Simple Power Analysis attacks.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.2093-2099
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• 2016

PRESENT, ARIA, AES의 3가지 블록 암호 알고리듬을 지원하는 다중 암호 프로세서 설계에 대해 기술한다. 설계된 암호 칩은 PRmo (PRESENT with mode of operation), AR_AS (ARIA_AES) 그리고 AES-16b 코어로 구성된다. 64-비트 블록암호 PRESENT를 구현하는 PRmo 코어는 80-비트, 128-비트 키 길이와 ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원한다. 128-비트, 256-비트 키 길이를 지원하는 AR_AS 코어는 128-비트 블록암호 ARIA와 AES를 자원공유 기법을 적용하여 단일 데이터 패스로 통합 구현되었다. 128-비트 키 길이를 지원하는 AES-16b 코어는 저면적 구현을 위해 16-비트의 데이터패스로 설계되었다. 각 암호 코어는 on-the-fly 키 스케줄러를 포함하고 있으며, 평문/암호문 블록의 연속적인 암호/복호화 처리가 가능하다. FPGA 검증을 통해 설계된 다중 블록 암호 프로세서의 정상 동작을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 54,500 GEs (gate equivalents)로 구현이 되었으며, 55 MHz의 클록 주파수로 동작 가능하다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.207-213
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• 2019

최근 IoT 산업에서 보안의 중요성이 증가하고 있으며, IoT (internet of things) 통신 산업에서는 소형의 하드웨어 칩이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 대표적인 블록 암호 알고리즘인 AES (advanced encryption standard), ARIA (academy, research, institute, agency)와 CLEFIA를 통합한 저면적 암호화 프로세서를 제안한다. 제안하는 암호화 프로세서는 128 비트 기반으로 라운드 키 생성 과정과 암호화 및 복호화 과정을 하나로 공유하였으며, 각각 알고리즘의 구조를 공유 시켜 면적을 축소하였다. 더불어, 경량 IoT 기기를 포함한 대부분의 IoT 기기나 시스템에 적용이 가능하도록 구현하였다. 본 프로세서는 Verilog HDL (hardware description language)로 기술되었고65nm CMOS 공정을 통해 논리 합성하여 11,080개의 논리 게이트로 구현 가능함을 확인하였다. 결과적으로 각 알고리즘 개별 구현 대비 gate 수 총계에서 약42%의 이점을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.1163-1170
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• 2016

본 논문은 ISO/IEC 29192-2 경량 암호 표준으로 지정된 초경량 블록암호 알고리듬 PRESENT의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. PRESENT 암호 프로세서는 80, 128비트의 마스터키 길이와 ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원하도록 설계되었다. 마스터키 레지스터를 갖는 on-the-fly 키 스케줄러가 포함되어 있으며, 저장된 마스터키를 사용하여 평문/암호문 블록의 연속적인 암호/복호화 처리가 가능하다. 경량화 구현을 위해 80, 128 비트의 키 스케줄링 회로가 공유되도록 최적화하였다. 라운드 블록을 64 비트의 데이터 패스로 설계하여 암호/복호화의 라운드 변환이 한 클록 사이클에 처리되도록 하였다. PRESENT 암호 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성을 한 결과, 8,100 gate equivalents(GE)로 구현되었으며, 최대 454 MHz의 클록 주파수로 동작하여 908 Mbps의 처리율을 갖는 것으로 평가되었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제7권4호
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• pp.516-520
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• 2009

RSA crypto-processors equipped with more than 1024 bits of key space handle the entire key stream in units of blocks. The RSA processor which will be the target design in this paper defines the length of the basic word as 128 bits, and uses an 256-bits register as the accumulator. For efficient execution of 128-bit multiplication, 32b*32b multiplier was designed and adopted and the results are stored in 8 separate 128-bit registers according to the status flag. In this paper, an efficient method to execute 128-bit MAC (multiplication and accumulation) operation is proposed. The suggested method pre-analyzed the all possible cases so that the MAC unit can remove unnecessary calculations to speed up the execution. The proposed architecture prototype of the MAC unit was automatically synthesized, and successfully operated at 20MHz, which will be the operation frequency in the RSA processor.