• 정보보호학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.63-70
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• 2009

최근의 연구는 RSA와 같은 암호 시스템에서 멱승 알고리즘을 구현할 경우 물리적 공격에 취약하여 비밀 키를 노출할 수 있음을 보이고 있다. 특히, Schmidt와 Hurbst는 RSA 이진 멱승(binary exponentiation) 실행시 수행하는 제곱(squaring) 연산을 건너뛰게 하여 얻은 오류 서명값을 이용하여 비밀 키를 얻을 수 있음을 실험적으로 보였다. 본 논문에서는 Schmidt와 Hurbst의 공격 가정에 기반하여 곱셈(multiplication) 연산이나 반복 제어문 연산을 건너뛰어 비밀 키를 공격하는 방법을 제안한다. 또한, 반복 제어문을 건너뛰는 오류 공격을 확장하여 단순 전력 분석 공격(simple power analysis)공격에 대응하기 위해 제안된 몽고메리(Montgomery ladder) 멱승 알고리즘도 공격할 수 있음을 보인다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.610-619
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• 2003

This paper presents a concept of cellular automata and a modular exponentiation algorithm and implementation of a basic EIGamal encryption by using cellular automata. Nowadays most of modular exponentiation algorithms are implemented by a linear feedback shift register(LFSR), but its structure has disadvantage which is difficult to implement an operation scheme when the basis is changed frequently The proposed algorithm based on a cellular automata in this paper can overcome this shortcomings, and can be effectively applied to the modular exponentiation algorithm by using the characteristic of the parallelism and flexibility of cellular automata. We also propose a new fast multiplier algorithm using the normal basis representation. A new multiplier algorithm based on normal basis is quite fast than the conventional algorithms using standard basis. This application is also applicable to construct operational structures such as multiplication, exponentiation and inversion algorithm for EIGamal cryptosystem.

• 정보보호학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.113-119
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• 2004

지수승(exponentiation) 연산은 암호 관련 응용에서 널리 사용되고 있으며, 안전성을 위해 지수 n의 값을 크게 선정하여 이용하고 있다. 그런데, n의 값이 커짐에 따라 수행해야 하는 곱셈의 횟수도 따라서 증가하게 되고, 결과적으로 속도가 빠른 연산 알고리즘의 개발이 중요한 문제로 대두되고 있다. 본 논문에서는 정규 기저 표현(normal bases representation)을 갖는 GF(2$^n$) 상의 병렬 지수승 연산에 있어서, 프로세서 수가 고정된 경우에 라운드 수를 개선할 수 있는 알고리즘을 제안하고 이의 성능분석을 수행한다. 제안하는 방안은 지수(exponent)를 특정 비트 수로 나누어 지수승을 수행하는 윈도우 방법(window method)를 이용하는 것으로, 윈도우 값 계산 단계에서 휴지 프로세서들로 하여금 윈도우들 간의 곰을 계산하도록 합으로써, 전체 라운드 수를 줄이는 효과를 갖는다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.477-489
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• 2014

정보보호를 위한 암호 시스템을 임베디드 장치에서 개발할 경우 발생할 수 있는 구현상의 문제점을 이용하여 비밀키를 추출하기 위한 여러 부채널 공격들이 시도되어 왔다. 특히, 공개 키 암호 시스템에서 사용하는 멱승(exponentiation) 연산은 기본적으로 곱셈과 자승으로 구현되어 왔으나, 최근 부채널 공격에 대응하기 위한 방법으로 곱셈을 자승 연산으로 대체하는 새로운 Square Always 멱승 알고리듬이 제안되었다. 본 논문에서는 현재까지 부채널 공격에 안전하다고 알려진 Right-to-Left형태의 Square Always 멱승 알고리듬을 공격할 수 있는 기지 전력 충돌 분석(Known Power Collision Analysis) 공격과 변형된 Doubling 공격을 제안한다. 또한, 오류 주입 공격 후 충돌 쌍을 찾아내는 전력 분석 기법을 이용하여 비밀 키를 찾아낼 수 있는 충돌 기반의 조합 공격(Collision-based Combined Attack)을 제안한다. 그리고 Square Always 멱승 알고리듬이 제안한 부채널 공격들에 의해 취약한 특성을 가지고 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.115-126
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• 2002

다수의 멱승의 곱을 계산하는 효율적인 다중 멱승 알고리즘은 다양한 암호 프로토콜의 성능 향상을 위해 유용하게 사용될 수 있다. 본 논문에서는 4가지의 서로 다른 다중 멱승 알고리즘을 기술하고 그 효율성을 비교 분석한다. 각 알고리즘은 곱해지는 멱승의 수에 따라 가장 효율적인 영역들이 있으며, 각 영역에서 최선의 알고리즘을 이용하는 경우 기본적인 이진 알고리즘을 사용하는 경우에 비해 2∼4배 정도의 성능향상을 얻을 수 있고, 각각의 멱승을 독립적으로 계산하는 경우에 비해서는 2∼10배 정도의 성능향상을 얻을 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.63-74
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• 2001

본 논문에서는 공개 키 암호시스템에서의 필수적인 연산인 모듈라 멱승을 처리하기 위한 멱승기의 회로 구조를 제안한다. 제안한 멱승기는 Montgomery 알고리듬을 사용한 곱셈기를 채택하였으며 멱승의 사전·사후 계산 과정을 쉽게 처리할 수 있도록 MUX를 이용한 것이 특징이다. 논문에서 n비트의 모듀라 멱승을 가정하여 L-R 이진 방식과 R-L이진 방식에 기초한 두 가지 형태의 설계 구조를 제안하였다. 구현에 사용된 곱셈기가 m번 클럭의 캐리 처리과정을 포함하여 (n+m)번의 클럭만에, R-L 방식 멱승기는 (n+4)(n+m)번의 클럭 시간에 멱승을 처리할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.261-269
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• 2014

RSA와 같은 공개 키 암호시스템을 구현할 경우 멱승 연산이 사용되며 이를 고속화하기 위한 방법들이 연구되었다. 반면, 공격자들은 비밀 키를 얻기 위해 멱승 알고리듬의 연산 과정에서 발생하는 소비 전력이나 전자기파를 이용하는 부채널 공격을 시도해 왔다. 본 논문에서는 멱승의 고속화를 위해 사용되는 알고리듬 중 m-ary 멱승 알고리듬에 대한 새로운 전력 분석 공격을 제시하고자 한다. 제안 공격 방식의 핵심은 사전 계산을 사용하는 멱승 연산에서 비밀 키와 연관성을 가진 소비 전력 패턴을 구별해 낼 수 있도록 공격자가 입력 메시지를 조정하는 것이다. 논문에서는 m-ary 알고리듬을 실제 실험용 보드에 구현한 후 제안된 단순 전력 분석 공격을 시도한 결과, 멱승에 사용된 비밀 키가 노출되는 취약성이 있음을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.3-11
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• 2000

본 논문에서는 몽고메리 알고리즘을 사용하여 모듈러 곱셈을 빠르게 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계하고, 이 곱셈기와 LR 이진 제곱 곱셈 알고리즘을 사용하여 n 비트 메시지 블록에 대해 모듈러 지수 연산을 수행하는 지수 연산 프로세서를 설계한다 이 프로세서는 제어장치, 입출력 시프트 레지스터, 지수 연산 장치 등 3개의 영역으로 나 누어진다. 설계된 지수 연산 프로세서의 동작을 검증하기 위해 VHDL를 사용하여 모델링하고 MAX+PLUS II를 사용하여 시뮬레이션 한다. 메시지 블록의 길이 n=512일 때 설계된 지수 연산 프로세서의 지연 시간은 59.5ms이다. 설계된 모듈러 지수 연산 프로세서는 RSA 칩(chip)에 이용될 수 있을 것이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.335-344
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• 2016

부채널 분석 중 전력 분석 공격은 가장 실용적이며 강력한 기법으로 알려져 있다. 전력 분석 공격 중 단일 파형공격은 단 하나의 파형을 이용하여 공개키 암호 시스템의 비밀정보를 복원하는 강력한 분석기법으로 최근에 활발히 연구되고 있다. 가장 최근에 Sim 등은 이러한 공격에 높은 안전성을 갖는 새로운 지수승 알고리즘을 소개하였다. 본 논문에서 Sim 등이 제안한 단일 파형 공격에 높은 공격 복잡도를 갖는 알고리즘의 취약점을 분석한다. 메시지 블라인딩과 지수 분할 기법에 윈도우 기법을 적용해 높은 공격 복잡도를 갖는 알고리즘을 제안하였지만 사전 연산과정에서 발생하는 정보를 이용하여 비밀정보를 복원할 수 있음을 확인하였다. 또한 취약점을 보완하여 단일파형 공격에 높은 공격 복잡도를 갖는 지수승 알고리즘을 새롭게 제안하였다. 설계된 알고리즘은 사전 연산 과정에서 실제지수 연산에 사용되는 값들의 재사용을 최소화 하여 충돌 공격에 대해 높은 안전성를 보장한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.985-991
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• 2015

정보보호용 임베디드 장치에 RSA 암호 알고리듬을 구현하여 연산을 수행할 경우, 동작 과정에서 발생하는 부채널 누설 정보에 의해 비밀 키가 노출될 가능성이 있다. 여러 부채널 공격 중에서 RSA 알고리듬을 수행하면서 발생한 하나의 전력 파형에서 전력 충돌 쌍을 찾아 공격하는 충돌 전력 분석 공격이 매우 위협적인 것으로 알려져 있다. 최근 이 공격에 대한 대응책으로 윈도우 기법에 기반하여 블라인딩과 지수 분할 기법을 적용한 RSA 멱승 알고리듬이 제안되었다. 본 논문에서는 윈도우 크기가 2일 때를 기준으로 이 대응책의 공격 복잡도가 $2^{98}$이라는 원 논문의 주장과 달리 $2^{53}$의 복잡도를 제공한다는 점을 밝히고자 한다.