• Journal of Information Processing Systems
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• 제9권3호
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• pp.499-510
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• 2013

Hardware-Software co-simulation of a multiple image encryption technique shall be described in this paper. Our proposed multiple image encryption technique is based on the Latin Square Image Cipher (LSIC). First, a carrier image that is based on the Latin Square is generated by using 256-bits of length key. The XOR operation is applied between an input image and the Latin Square Image to generate an encrypted image. Then, the XOR operation is applied between the encrypted image and the second input image to encrypt the second image. This process is continues until the nth input image is encrypted. We achieved hardware co-simulation of the proposed multiple image encryption technique by using the Xilinx System Generator (XSG). This encryption technique is modeled using Simulink and XSG Block set and synthesized onto Virtex 2 pro FPGA device. We validated our proposed technique by using the hardware software co-simulation method.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.888-894
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• 2015

국가보안기술연구소(NSRI)에서 개발된 경량 블록암호 알고리듬 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)의 효율적인 하드웨어 설계에 대해 기술한다. 마스터키 길이 128비트를 지원하도록 설계되었으며, 라운드 변환블록과 키 스케줄러의 암호화 연산과 복호화 연산을 위한 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하여 저전력, 저면적 구현을 실현했다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였다. Xilinx ISE를 이용한 합성결과 LEA 코어는 1,498 슬라이스로 구현되었으며, 135.15 MHz로 동작하여 216.24 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가 되었다.

• 전기학회논문지
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• 제57권9호
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• pp.1652-1659
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• 2008

With the increase of huge amount of data in network systems, ultimate high-speed network has become an essential requirement. In such systems, the encryption and decryption process for security becomes a bottle-neck. For this reason, the need of hardware implementation is strongly emphasized. In this study, a mixed inner and outer round pipelining architecture is introduced to achieve high speed performance of ARIA hardware. Multiplexers are used to control the lengths of rounds for 3 types of keys. Merging of encryption module and key initialization module increases the area efficiency. The proposed hardware architecture is implemented on reconfigurable hardware, Xilinx Virtex2-pro. The hardware architecture in this study shows that the area occupied 6437 slices and 128 BRAMs, and it is translated to throughput of 24.6Gbit/s with a maximum clock frequency of 192.9MHz.

• 전자통신동향분석
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• 제36권6호
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• pp.1-12
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• 2021

As the demand for big data and big data-based artificial intelligence (AI) technology increases, the need for privacy preservations for sensitive information contained in big data and for high-speed encryption-based AI computation systems also increases. Fully homomorphic encryption (FHE) is a representative encryption technology that preserves the privacy of sensitive data. Therefore, FHE technology is being actively investigated primarily because, with FHE, decryption of the encrypted data is not required in the entire data flow. Data can be stored, transmitted, combined, and processed in an encrypted state. Moreover, FHE is based on an NP-hard problem (Lattice problem) that cannot be broken, even by a quantum computer, because of its high computational complexity and difficulty. FHE boasts a high-security level and therefore is receiving considerable attention as next-generation encryption technology. However, despite being able to process computations on encrypted data, the slow computation speed due to the high computational complexity of FHE technology is an obstacle to practical use. To address this problem, hardware technology that accelerates FHE operations is receiving extensive research attention. This article examines research trends associated with developments in hardware technology focused on accelerating the operations of representative FHE schemes. In addition, the detailed structures of hardware that accelerate the FHE operation are described.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.104-109
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• 2018

본 논문에서는 국내 표준으로 제정된 ARIA 알고리즘을 High Throughput을 위한 하드웨어 구조를 제안하고 구현하였다. 치환 계층의 고속 처리를 위하여 ROM table 구성과 라운드 내부의 파이프라인 방식을 이용하며, 12 라운드를 확장된 구조로 설계하여 병렬 특성을 활용 가능한 설계 방법을 제안한다. 본 논문은 VHDL을 이용하여 RTL 레벨로 설계 되었으며, 합성 툴인 Synplify를 이용하였으며, 시뮬레이션을 위해 ModelSim을 이용하였다. 본 논문에서 제시한 하드웨어 구조는 Xilinx VertxeE Series 디바이스를 이용하였으며 68.3 MHz의 주파수 및 674Mbps의 Throughput을 나타낸다.

• 한국정보보호학회:학술대회논문집
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• 한국정보보호학회 1991년도 학술발표논문집
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• pp.194-203
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• 1991

This paper presents the hardware development of a secure modem system for personal computers. This system consists of a data encryption system and an existing modem. The algorithm of LUCIFER-type with block size of 64-bit is used for data encryption and Diffie-Hellman method is also employed for generation of the encryption key. We implement the system in hardware using the DSP56001.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.839-845
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• 2018

빈번한 개인정보 유출 사고를 통해 프라이버시 정책이 강화됨에 따라 민감한 데이터는 암호화하여 저장한다. 이런 이유로 피조사자 소유의 암호화 된 데이터는 디지털 포렌식 관점에서 중요한 분석대상이다. 현재까지 디지털 증거수집 절차에서는 이미징만 고려하고 있으며, 하드웨어 고유 정보는 수집하지 않는다. 디스크 이미지에 남지 않는 정보를 통해 암호 키를 생성한다면 암호화 된 데이터를 복호화 할 수 없다. 최근 하드웨어 고유 정보를 이용하여 암호화를 수행하는 어플리케이션이 등장하였다. 따라서 본 논문에서는 보조기억장치에 남지 않는 하드웨어 고유 정보에 대해 연구하였으며, 하드웨어 고유 정보 수집 방안을 소개한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권8호
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• pp.67-74
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• 2008

다양한 하드웨어 공유 및 최적화 방법을 적용하여 저면적/고성능 AES(Advanced Encryption Standard) 암호/복호 프로세서를 설계하였다. 라운드 변환블록 내부에 암호연산과 복호연산 회로의 공유 및 재사용과 함께 라운드 변환블록과 키 스케줄러의 S-Box 공유 등을 통해 회로 복잡도가 최소화되도록 하였으며, 이를 통해 S-Box의 면적을 약 25% 감소시켰다. 또한, AES 프로세서에서 가장 큰 면적을 차지하는 S-Box를 합성체 $GF(((2^2)^2)^2)$ 연산을 적용하여 구현함으로써 $GF(2^8)$ 또는 $GF((2^4)^2)$ 기반의 설계에 비해 S-Box의 면적이 더욱 감소되도록 하였다. 64-비트 데이터패스의 라운드 변환블록과 라운드 키 생성기의 동작을 최적화시켜 라운드 연산이 3 클록주기에 처리되도록 하였으며, 128비트 데이터 블록의 암호화가 31 클록주기에 처리되도록 하였다. 설계된 AES 암호/복호 프로세서는 약 15,870 게이트로 구현되었으며, 100 MHz 클록으로 동작하여 412.9 Mbps의 성능이 예상된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.1332-1340
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• 2007

본 논문에서는 휴대인터넷 와이브로 (WiBro) 시스템의 보안계층 중 암호 키 (Traffic Encryption Key; TEK)를 암호 복호하는 key wrap/unwrap 알고리듬의 효율적인 하드웨어 설계에 대해 기술한다. 설계된 key wrap/unwrap 코어 (WB_KeyWuW)는 AES (Advanced Encryption Standard) 알고리듬을 기반으로 하고 있으며, 128비트의 TEK를 128비트의 KEK (Key Encryption Key)로 암호화하여 192비트의 암호화된 키를 생성하고, 192비트의 암호화된 키를 복호화하여 128비트의 TEK로 복호하는 기능을 수행한다. 효율적인 하드웨어 구현을 위해 라운드 변환 블록에 하드웨어 공유기법을 적용하여 설계하였으며, 또한 하드웨어 복잡도에 가장 큰 영향을 미치는 SubByte/InvSubByte 블록을 체 변환 방법을 적용하여 구현하였다. 이를 통해, LUT (Lookup Table)로 구현하는 방식에 비해 약 25%의 게이트 수를 감소시켰다. Verilog-HDL로 설계된 WB_KeyWuW 코어는 약 14,300개의 게이트로 구현되었으며, 100-MHz@3.3-V의 클록으로 동작하여 $16{\sim}22-Mbps$의 성능이 예상되어 와이브로 시스템 보안용 하드웨어 구현을 위한 IP로 사용될 수 있다.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제14권2호
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• pp.73-82
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• 2018

In this work, a hardware based cryptographic module for the cyber security of nuclear power plant is developed using a system engineering approach. Nuclear power plants are isolated from the Internet, but as shown in the case of Iran, Man-in-the-middle attacks (MITM) could be a threat to the safety of the nuclear facilities. This FPGA-based module does not have an operating system and it provides protection as a firewall and mitigates the cyber threats. The encryption equipment consists of an encryption module, a decryption module, and interfaces for communication between modules and systems. The Advanced Encryption Standard (AES)-128, which is formally approved as top level by U.S. National Security Agency for cryptographic algorithms, is adopted. The development of the cyber security module is implemented in two main phases: reverse engineering and re-engineering. In the reverse engineering phase, the cyber security plan and system requirements are analyzed, and the AES algorithm is decomposed into functional units. In the re-engineering phase, we model the logical architecture using Vitech CORE9 software and simulate it with the Enhanced Functional Flow Block Diagram (EFFBD), which confirms the performance improvements of the hardware-based cryptographic module as compared to software based cryptography. Following this, the Hardware description language (HDL) code is developed and tested to verify the integrity of the code. Then, the developed code is implemented on the FPGA and connected to the personal computer through Recommended Standard (RS)-232 communication to perform validation of the developed component. For the future work, the developed FPGA based encryption equipment will be verified and validated in its expected operating environment by connecting it to the Advanced power reactor (APR)-1400 simulator.