• 한국정보보호학회:학술대회논문집
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• 한국정보보호학회 2001년도 종합학술발표회논문집
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• pp.132-138
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• 2001

본 논문에서는 타원곡선 스칼라 곱셈에 대하여 새로운 형태의 hardware fault cryptanalysis를 적용해 보고, 이에 대한 대응방법으로서 비밀키 blinding방법을 제안하고 있다. 또한 비밀키 blinding 방법을 사용함으로써 늘어나는 연산량을 기존의 대응 방법과 비교하고, 이러한 비밀키 blinding방법이 사용될 수 있는 범위에 대해 다루고 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.356-363
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• 2020

사물인터넷 시대가 되면서 다양한 디바이스가 유·무선으로 연결되고 있다. 이에 따른 일상생활의 편리성 향상과 함께 사생활 침해, 정보유출, 서비스 거부 등의 보안 문제가 증가하고 있다. 공개키 암호 시스템의 하나인 타원곡선 암호 시스템 ECC는 사용하는 키의 크기가 RSA 알고리즘보다 상대적으로 작아 제약적인 환경의 디바이스에 널리 사용되고 있다. 그러나 제약적인 환경의 디바이스에 적용된 ECC의 비밀 키는 스칼라 곱셈 연산을 수행하는 과정에서 전력 분석 공격법에 의해 노출될 수 있다. 본 논문에서는 SECG 표준 타원곡선 파라미터의 스칼라 곱셈 방법에 대해 차분 전력 분석에 대응하고 연산의 효율성을 증가시키는 방법을 알아본다. 제안하는 방법은 비밀 키에 타원곡선 위수의 난수 배를 더하여 차분 전력 분석에 대응하는 Coron의 방법을 사용한다. 연산의 효율성을 증가시키기 위해 SECG 표준 파라미터의 위수 n을 상대적으로 작은 상수 c로 n=2^l±c로 표현하고, 2^lP =∓cP인 성질을 이용한다. 임의의 난수를 사용한 Coron의 키-난수화 방법은 스칼라 곱셈 수행을 2l번 하는데, 본 논문에서 제안하는 방법은 위수 성질을 이용하면 스칼라 곱셈 수행을 약 (3/2)l번 수행하게 되어 25% 정도 연산의 효율성이 향상된다.

• 정보보호학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.1099-1103
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• 2016

정보보호용 임베디드 장치에 타원 곡선 암호 알고리듬을 구현할 경우 스칼라 곱셈 연산을 수행하게 되는데 이 연산 과정에서 발생하는 전력 소비 정보에 의해 비밀 키가 노출될 가능성이 있다. 최근에는 비밀 키 값을 리코딩하여 사용함으로써 단일 전력 분석과 차분 전력 분석 공격을 방어할 수 있도록 하는 캐리 랜덤 리코딩 방식이 제안되었다. 본 논문에서는 이 방식을 이용하면 차분 전력 분석을 방어할 수 있다는 원 논문의 주장과 달리 사용하는 리코딩 과정에서 발생하는 캐리 크기의 제한성으로 인해 차분 전력 분석에 여전히 취약함을 밝히고자 한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.522-531
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• 2018

FIPS 186-2에 정의된 224-비트 소수체 타원곡선 암호와 2048-비트 키길이의 RSA 암호를 단일 하드웨어로 통합 구현한 공개키 암호 프로세서 EC-RSA를 설계하였다. ECC의 스칼라 곱셈과 RSA의 멱승 연산에 공통으로 사용되는 유한체 연산장치를 32 비트 데이터 패스로 구현하였으며, 이들 연산장치와 내부 메모리를 ECC와 RSA 연산에서 효율적으로 공유함으로써 경량화된 하드웨어로 구현하였다. EC-RSA 프로세서를 FPGA에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, 180-nm CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 11,779 GEs와 14 kbit의 RAM으로 구현되었고, 최대 동작 주파수는 133 MHz로 평가되었다. ECC의 스칼라 곱셈 연산에 867,746 클록 사이클을 소요되어 34.3 kbps의 처리율을 가지며, RSA의 복호화 연산에 26,149,013 클록 사이클이 소요되어 10.4 kbps의 처리율을 갖는 것으로 평가되었다.

• 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.

• 정보보호학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.115-123
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• 2007

스마트카드와 같이 계산 능력이나 메모리가 제한된 장치에 암호 시스템을 구현할 때, 장치 내에 내장되어 있는 부채널 공격을 고려한 암호학적인 알고리즘은 적은 메모리를 이용하여 효율적으로 수행되어야 한다. 스칼라 곱셈 연산은 타원곡선 암호시스템에서 중요하게 다뤄지는 연산이기 때문에 부채널 공격에 안전하게 구성되어야만 한다. 하지만 부채널 공격에 안전하다고 제시된 여러 대응방법조차도 때로는 고려되지 않은 분석법에 의해 그 취약점이 드러나곤 한다. SPA에 취약하지 않다고 알려진 더미 연산을 추가한 스칼라 곱셈 연산 알고리즘은 Doubling Attack에 의해 그 취약점이 드러났다. 그러나 스칼라 곱셈의 부채널 공격 대응 방법 중 하나인 Hedabou에 의해 제안된 sABS 방법은 Doubling attack이 적용되지 않는다. 본 논문에서는 기존의 Doubling attack을 활용하여 sABS 방법을 분석할 수 있는 새로운 강화된 Doubling attack을 제안하고, 실험적인 결과를 통해 자세한 공격 방법을 소개한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권11호
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• pp.5625-5641
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• 2017

Certificateless public key cryptography resolves the certificate management problem in traditional public key cryptography and the key escrow problem in identity-based cryptography. In recent years, some good results have been achieved in speeding up the computation of bilinear pairing. However, the computation cost of the pairing is much higher than that of the scalar multiplication over the elliptic curve group. Therefore, it is still significant to design cryptosystem without pairing operations. A multi-signer universal designated multi-verifier signature scheme allows a set of signers to cooperatively generate a public verifiable signature, the signature holder then can propose a new signature such that only the designated set of verifiers can verify it. Multi-signer universal designated multi-verifier signatures are suitable in many different practical applications such as electronic tenders, electronic voting and electronic auctions. In this paper, we propose a certificateless multi-signer universal designated multi-verifier signature scheme and prove the security in the random oracle model. Our scheme does not use pairing operation. To the best of our knowledge, our scheme is the first certificateless multi-signer universal designated multi-verifier signature scheme.

• ETRI Journal
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• 제30권3호
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• pp.365-376
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• 2008

This paper presents the design and implementation of a hyperelliptic curve cryptography (HECC) coprocessor over affine and projective coordinates, along with measurements of its performance, hardware complexity, and power consumption. We applied several design techniques, including parallelism, pipelining, and loop unrolling, in designing field arithmetic units, group operation units, and scalar multiplication units to improve the performance and power consumption. Our affine and projective coordinate-based HECC processors execute in 0.436 ms and 0.531 ms, respectively, based on the underlying field GF($2^{89}$). These results are about five times faster than those for previous hardware implementations and at least 13 times better in terms of area-time products. Further results suggest that neither case is superior to the other when considering the hardware complexity and performance. The characteristics of our proposed HECC coprocessor show that it is applicable to high-speed network applications as well as resource-constrained environments, such as PDAs, smart cards, and so on.

• 정보보호학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.17-30
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• 2001

본 논문에서는 타원곡선 암호시스템에 필요한 스칼라 곱셈기를 $GF(2^{163})$의 standard basis상에서 구현하였다. 스칼라 곱셈기는 래딕스-16 유한체 직렬 곱셈기와 유한체 역수기로 구성되어 있다. 스칼라 곱셈을 계산하기 위해서는 유한체 곱셈, 덧셈과 역수의 계산이 필요하지만, 기존의 스칼라 곱셈기는 이러한 스칼라 곱셈을 유한체 곱셈기만으로 계산하였으므로 역수를 계산하는데 많은 시간을 소모하였다. 따라서, 본 논문의 중요한 특징은 가장 많은 연산시간을 필요로 하는 역수 연산을 빠르게 계산하기 위해 유한체 역수기를 추가 사용한 것이다. 유한체 역수기는 기존의 많은 구현 사례 중 두 번의 곱셈 시간이 소요되는 확장 유클리드 알고리즘(Extended Euclid Algorithm)을 이용하였다. 본 논문에서 구현한 유한필드 곱셈기와 역수기는 하드웨어 구조가 규칙적이어서 확장성이 용이하고, 파이프라인 구조와 하드웨어 리소스의 재활용을 이용해 계산과정에서 100%의 효율(throughput)을 발휘할 수 있는 구조를 가지고 있다. 스칼라 곱셈기는 현대전자 0.6$\mu\textrm{m}$ CMOS 공정 라이브러리인 IDEC-C631을 이용하여 예측한 결과 최대 140MHz까지 동작이 가능하며, 이때 데이터 처리속도는 64Kbps로 163bit 프레임당 2.53ms 걸린다. 이러한 성능의 스칼라 곱셈기는 전자서명(Digital Signature), 암호화 및 복호화(encryption & decryption) 그리고 키 교환(key exchange)등에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 여겨진다.

• ETRI Journal
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• 제30권6호
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• pp.818-825
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• 2008

This paper proposes an exponentiation method with Frobenius mappings. The main target is an exponentiation in an extension field. This idea can be applied for scalar multiplication of a rational point of an elliptic curve defined over an extension field. The proposed method is closely related to so-called interleaving exponentiation. Unlike interleaving exponentiation methods, it can carry out several exponentiations of the same base at once. This happens in some pairing-based applications. The efficiency of using Frobenius mappings for exponentiation in an extension field was well demonstrated by Avanzi and Mihailescu. Their exponentiation method efficiently decreases the number of multiplications by inversely using many Frobenius mappings. Compared to their method, although the number of multiplications needed for the proposed method increases about 20%, the number of Frobenius mappings becomes small. The proposed method is efficient for cases in which Frobenius mapping cannot be carried out quickly.