• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2002년도 춘계종합학술대회
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• pp.257-260
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• 2002

차세대 블록 암호 표준인 AES(Advanced Encryption Standard) Rijndael(라인달) 암호 프로세서를 설계하였다. 라운드 변환블록 내부에 서브 파이프라인 단계를 삽입하여 현재 라운드의 후반부 연산과 다음 라운드의 전반부 연산이 동시에 처리되도록 하였으며, 이를 통하여 암.복호 처리율이 향상되도록 하였다. 라운드 처리부의 주요 블록들이 암호화와 복호화 과정에서 하드웨어 자원을 공유할 수 있도록 설계함으로써, 면적과 전력소비가 최소화되도록 하였다. 128-b/192-b/256-b의 마스터 키 길이에 대해 라운드 변환의 전반부 4 클록 주기에 on-the-fly 방식으로 라운드 키를 생성할 수 있는 효율적인 키 스케줄링 회로를 고안하였다. Verilog HDL로 모델링된 암호 프로세서는 Xilinx FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 0.35-$\mu\textrm{m}$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 약 25,000개의 게이트로 구현되었으며, 2.5-V 전원전압에서 220-MHz 클록으로 동작하여 약 520-Mbits/sec의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.

• 산업융합연구
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• 제18권5호
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• pp.23-29
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• 2020

사물인터넷(IoT)은 다양한 디바이스와 일상적인 물건을 인터넷 연결하여 인터넷을 확장한 것이며, 전자제품에는 인터넷 연결이 가능하고 다양한 형태의 하드웨어가 내장되어 있다. 이러한 사물인터넷은 디지털 생태계에 중대한 위험을 초래한다. 이들 기기 중 상당수는 공격자의 공격을 막기 위한 보안 시스템이 내장되지 않은 상태로 설계되어 있기 때문이다. 본 논문에서는 사물인터넷 디바이스를 위한 대칭키 기반의 상호인증 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜은 대칭키 암호 알고리즘을 사용하여 무선상에 전송되는 데이터를 안전하게 암호화한다. 아울러 암호화에 사용된 비밀키는 매 통신마다 디바이스가 생성하는 난수를 비밀키로 사용하여 고정적으로 사용되는 비밀키를 가변적으로 사용함으로써 보안성을 높였다. 제안 프로토콜은 무선상에서 데이터를 전송하기 전에 상호인증 과정을 거쳐 인증된 디바이스만 데이터를 전송하기 때문에 공격자를 차단하고 정상적인 디바이스가 통신이 가능하도록 하였다. 마지막으로 제안된 프로토콜을 공격유형별 시나리오를 통해 도청 공격, 위치추적, 재전송 공격, 스푸핑 공격, 서비스 거부 공격에 안전함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1471-1479
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• 2017

2,048 비트의 키 길이를 지원하는 RSA 공개키 암호 프로세서를 설계하였다. RSA 암호의 핵심 연산인 모듈러 곱셈기를 워드 기반의 몽고메리 곱셈 알고리듬을 이용하여 설계하였으며, 모듈러 지수승 연산은 Left-to-Right(LR) 이진 멱승 알고리듬을 이용하여 구현하였다. 모듈러 곱셈에 8,448 클록 사이클이 소요되며, RSA 암호화와 복호화에 각각 185,724 클록 사이클과 25,561,076 클록 사이클이 소요된다. 설계된 RSA 암호 프로세서를 Virtex 5 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 표준셀을 사용하여 100 MHz의 동작 주파수로 합성한 결과, RSA 암호 프로세서는 12,540 GE로 구현되었고, 12 kbit의 메모리가 사용되었다. 동작 가능한 최대 주파수는 165 MHz로 평가되었으며, RSA 암호화, 복호화 연산에 각각 1.12 ms, 154.91 ms가 소요되는 것으로 예측되었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권10호
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• pp.3815-3833
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• 2021

MILP-based automatic search is the most common method in analyzing the security of cryptographic algorithms. However, this method brings many issues such as low efficiency due to the large size of the model, and the difficulty in finding the contradiction of the impossible differential distinguisher. To analyze the security of ESF algorithm, this paper introduces a simplified MILP-based search model of the differential distinguisher by reducing constrains of XOR and S-box operations, and variables by combining cyclic shift with its adjacent operations. Also, a new method to find contradictions of the impossible differential distinguisher is proposed by introducing temporary variables, which can avoid wrong and miss selection of contradictions. Based on a 9-round impossible differential distinguisher, 15-round attack of ESF can be achieved by extending forward and backward 3-round in single-key setting. Compared with existing results, the exact lower bound of differential active S-boxes in single-key setting for 10-round ESF are improved. Also, 2108 9-round impossible differential distinguishers in single-key setting and 14 12-round impossible differential distinguishers in related-key setting are obtained. Especially, the round of the discovered impossible differential distinguisher in related-key setting is the highest, and compared with the previous results, this attack achieves the highest round number in single-key setting.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권4호
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• pp.697-708
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• 2019

본 논문에 이차식 기반 서명인 Rainbow를 8비트 MCU(Microcontroller Unit)에 적용하기 위해 최적화 하는 방안을 검토하고 구현한다. 양자 컴퓨터가 개발되면서 기존의 암호 알고리즘 특히, 서명 기법의 보안성을 위협함에 따라 IoT 기기에도 양자내성을 갖춘 서명 기법을 적용해야할 필요성이 있다. 현재 제안된 양자내성암호는 격자 기반, 해쉬 기반, 코드 기반 그리고 다변수 이차식 기반 암호 알고리즘 및 서명 기법들이 있는데, 특히 다변수 이차식 서명기법은 기존의 서명 기법과 비교해 속도가 빨라 IoT 기기에 적합하다. 그러나 키의 길이가 크고 연산이 많아 IoT 기기 중 메모리와 성능에 큰 제약이 있는 8비트 MCU에는 기존의 구조 그대로 구현하기 어려워 이에 적합한 최적화가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 다변수 이차식 서명 기법인 Rainbow를 8비트 MCU에 키를 나누어 저장하는 방안과 연산방식을 최적화하여 메모리 소모가 적고 연산 속도가 빠르게 알고리즘을 개선하고, 구현해본 후 각 최적화 방식에 따른 성능을 비교한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.139-149
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• 2003

본 논문에서는 하드웨어 공유와 캐리 보존 덧셈 연산을 이용하여 MD5 알고리즘을 구현하는 면적 효율적인 해쉬 프로세서를 하드웨어로 설계하였다. 면적을 최소화하기 위해, MD5의 1 단계 동작을 2개의 부분 단계로 세분화하고, 각각의 부분 단계 동작을 동일 하드웨어로 구현하는 방식으로 하드웨어 공유를 극대화하였다. 그리고 MD5의 부분 단계를 구성하는 3개의 직렬 캐리 전달 덧셈 동작을 2개의 캐리 보존 덧셈과 1개의 캐리 전달 덧셈으로 변환하여 동작 주파수를 증가시켰다. MD5 해쉬 프로세서는 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS 표준 셀 라이브러리로 합성한 결과 약 13,000개의 게이트 수로 구성되며, 타이밍 분석 결과 설계된 MD5 해쉬 프로세서는 120 MHz의 동작 주파수에서 512 비트 입력 메시지에 대해 465 Mbps의 성능을 갖는다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.1045-1057
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• 2022

최근 양자 내성 암호 표준화 사업을 진행 중인 미국의 국립표준기술연구소는 표준화가 확정된 4개의 알고리즘을 발표하였다. 본 논문에서는 PKE/KEM 분야에서 표준화가 확정된 CRYSTALS-KYBER 알고리즘의 복호화 과정 중 비프로파일링 기반 전력 분석 공격인 CPA(Correlation Power Analysis)와 DDLA(Differential Deep Learning Analysis)에 의해 개인 키가 노출될 수 있음을 보이고자 한다. 실험 결과 개인 키의 일차 다항식 계수복구에 성공하였으며, 특히 DDLA에서는 중간 값의 해밍 웨이트(Hamming Weight)를 라벨로 사용하는 모델에서 평가 기법인 NMM(Normalized Maximum Margin)의 값이 13.0으로 가장 높은 값을 가져 개인 키를 복구할 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 복호화 과정 중 암호문을 랜덤하게 분할하고 계수별 곱셈 연산의 시작 지점을 랜덤화하는 방어 기법을 적용하면 상기한 공격을 방어하는 것을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.183-191
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• 2023

암호 알고리즘은 많은 연산 자원을 요구하며 복잡한 수학적 원리를 통해 보안성을 가진다. 하지만 대부분의 사물인터넷 기기는 가용 자원이 한정적이며 그에 따라 연산 성능이 부족하다. 따라서 연산량을 적게 사용하는 경량암호가 등장하였다. 미국 국립표준기술연구소는 경량암호 표준화 공모전을 개최하여 경량암호의 원활한 보급을 꾀했다. 공모전의 알고리즘 중 하나인 TinyJAMBU는 순열 기반의 알고리즘이다. TinyJAMBU는 키 스케줄을 거치지 않는 대신 많은 순열 연산을 반복하며, 이때 시프트 연산이 주로 사용된다. 본 논문에서는 8-bit AVR 프로세서상에서 경량암호 TinyJAMBU를 고속 최적 구현하였다. 제안 기법은 시프트 연산을 반대 방향으로 하여 시프트 횟수를 최소화한 리버스 시프트 기법과 키와 논스가 고정인 환경에서 일부 연산을 사전 연산한 기법이다. 제안 기법은 순열연산에서 최대 7.03배, TinyJAMBU 알고리즘에 적용 시 최대 5.87배 성능 향상을 보였다. 키와 논스가 고정인 환경에서는 TinyJAMBU의 알고리즘이 최대 9.19배만큼 성능이 향상되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1083-1091
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• 2017

NIST 표준에 정의된 소수체(prime field) GF(p) 상의 224-비트 타원곡선을 지원하는 타원곡선 암호 프로세서를 설계하였다. 타원곡선 암호의 핵심 연산인 스칼라 점 곱셈을 수정형 Montgomery ladder 알고리듬을 이용하여 구현하였다. 점 덧셈과 점 두배 연산은 투영(projective) 좌표계를 이용하여 연산량이 많은 나눗셈 연산을 제거하였으며, 소수체 상의 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 제곱 연산만으로 구현하였다. 스칼라 점 곱셈의 최종 결과값은 다시 아핀(affine) 좌표계로 변환되어 출력하며, 이때 사용되는 역원 연산은 Fermat's little theorem을 이용하여 구현하였다. 설계된 ECC 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 10 MHz의 동작 주파수에서 2.7-Kbit RAM과 27,739 GE로 구현되었고, 최대 71 MHz의 동작 주파수를 갖는다. 스칼라 점 곱셈에 1,326,985 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수에서 18.7 msec의 시간이 소요된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.878-883
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• 2020

데이터에 대한 불법적인 조작을 방지하기 위해 사용되는 암호 알고리즘은 공개키 암호와 대칭키 암호로 나누어진다. 공개키 암호는 대칭키 암호에 비하여 암호화와 복호화에 많은 시간이 소모되는 단점이 있으나 암호화와 복호화에 서로 다른 키를 사용하기 때문에 대칭키 암호에 비하여 키 관리와 배송이 쉬운 장점이 있다. 그리고 다양한 크기의 데이터를 입력으로 사용하여 항상 고정된 크기의 출력을 생성하는 해시 함수는 디지털 콘텐츠의 무결성 검증을 위해 매우 효과적으로 사용되고 있다. 본 논문에서는 디지털 영상의 변형 여부와 변형 위치를 검출하기 위해 RSA 공개키 암호와 해시 함수를 이용한 방법을 제안한다. 제안 방법에서는 전체 영상을 64×64 크기를 갖는 여러 개의 블록으로 나눈 후 각 블록에 대한 워터마크를 생성하여 해당 블록의 변형 여부를 확인한다. 그리고 블록 내에서 변형이 발생 된 화소는 4×4 크기를 갖는 여러 개의 서브 블록으로 분할하여 각각의 서브 블록에 대한 워터마크를 생성하여 검출한다. 제안방법의 안전성은 암호 알고리즘과 해시 함수의 안전성에 의존한다.