In this paper, a new structure of 1024-bit high-speed RSA cryptosystem has been proposed and implemented in hardware to increase the operation speed and enhance the variable-length operation in the plain text. The proposed algorithm applied a radix-4 Booth algorithm and CSA(Carry Save Adder) to the Montgomery algorithm for modular multiplication As the results from implementation, the clock period was approached to one delay of a full adder and the operation speed was 150MHz. The total amount of hardware was about 195k gates. The cryptosystem operates as the effective length of the inputted modulus number, which makes variable length encryption rather than the fixed-length one. Therefore, a high-speed variable-length RSA cryptosystem could be implemented.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2014.10a
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pp.777-779
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2014
The LEA(Lightweight Encryption Algorithm) is a 128-bit high-speed/lightweight block cipher algorithm developed by National Security Research Institute(NSRI) in 2012. The LEA encrypts plain text of 128-bit using cipher key of 128/192/256-bit, and produces cipher text of 128-bit, and vice versa. To reduce hardware complexity, we propose an efficient architecture which shares hardware resources for encryption and decryption in round transformation block. Hardware sharing technique for key scheduler was also devised to achieve area-efficient and low-power implementation. The designed LEA cryptographic processor was verified by using FPGA implementation.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.4
no.6
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pp.1565-1575
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1997
A new encryption algorithm had been proposed as a replacement to the Data Encryption Standard (DES) in [1,2]. It called the Extended DES (EDES) has a key length of 112 bits. The plaintext data consists of 96 bits divided into 3 sub-blocks of 32 bits each. The EDES has a potentially higher resistance to differential cryptanalysis that the DES due to the asymmetric number of f functions performed on each of the 3 sub-blocks and due to the increase of S-boxes from 8 to 16. This paper propose a hardware design for the EDES and its implementation in VLSI. The VLSI chip implements data encryption and decryption in a single hardware unit. With a system clock frequency of 15Mhz the device permits a data conversion rate of about 90Mbit/sec. Therefore, the chip can be applied to on-line encryption in high-speed networking protocols.
Pixel values of original image can be changed by XORing pixel values of original image and pixel values of the basis image obtained by pseudo random sequences. This is a simple method for image encryption. This method is an effect method for easy hardware implementation and image encryption with high speed. In this paper we propose a method to obtain basis image with pseudo random sequences with large nonlinearity using nonlinear cellular automata and maximum length linear cellular automata. And experimental results showed that the proposed image encryption scheme has large key space and low correlation of adjacent cipher pixel values.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.8
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pp.2816-2830
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2022
Number Theoretic Transform (NTT) is a method to design efficient multiplier for large integer multiplication, which is widely used in cryptography and scientific computation. On top of that, it has also received wide attention from the research community to design efficient hardware architecture for large size RSA, fully homomorphic encryption, and lattice-based cryptography. Existing NTT hardware architecture reported in the literature are mainly designed based on radix-2 NTT, due to its small area consumption. However, NTT with larger radix (e.g., radix-4) may achieve faster speed performance in the expense of larger hardware resources. In this paper, we present the performance evaluation on NTT architecture in terms of hardware resource consumption and the latency, based on the proposed radix-2 and radix-4 technique. Our experimental results show that the 16-point radix-4 architecture is 2× faster than radix-2 architecture in expense of approximately 4× additional hardware. The proposed architecture can be extended to support the large integer multiplication in cryptography applications (e.g., RSA). The experimental results show that the proposed 3072-bit multiplier outperformed the best 3k-multiplier from Chen et al. [16] by 3.06%, but it also costs about 40% more LUTs and 77.8% more DSPs resources.
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.
Park Sung-Ho;Choi Hyun-Jun;Seo Young-Ho;Kim Dong-Wook
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.42
no.2
s.302
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pp.27-36
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2005
This thesis proposed an effective encryption method for the DCT-based image/video contents and made it possible to operate in a high speed by implementing it as an optimized hardware. By considering the increase in the amount of the calculation in the image/video compression, reconstruction and encryption, an partial encryption was performed, in which only the important information (DC and DPCM coefficients) were selected as the data to be encrypted. As the result, the encryption cost decreased when all the original image was encrypted. As the encryption algorithm one of the multi-mode AES, DES, or SEED can be used. The proposed encryption method was implemented in software to be experimented with TM-5 for about 1,000 test images. From the result, it was verified that to induce the original image from the encrypted one is not possible. At that situation, the decrease in compression ratio was only $1.6\%$. The hardware encryption system implemented in Verilog-HDL was synthesized to find the gate-level circuit in the SynopsysTM design compiler with the Hynix $0.25{\mu}m$ CMOS Phantom-cell library. Timing simulation was performed by Verilog-XL from CadenceTM, which resulted in the stable operation in the frequency above 100MHz. Accordingly, the proposed encryption method and the implemented hardware are expected to be effectively used as a good solution for the end-to-end security which is considered as one of the important problems.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.8
no.4
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pp.21-32
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1998
통신 및 컴퓨터 시스템의 처리 속도가 높아짐에 따라 정보 보호를 위해서 고속의 데이터처리가 반드시 요구되어진다. 따라서 본 논문에서는 국제 표준 암호알로기즘의 하나인ISDEA(International Data Encryption Algorithm)를 고속 연산을 위하여 알고리즘을 분석하고 암호화 수행시간을 감소하기 위하여 파이프라인 처리를 하며, 서브키 생성시의 연산회수를 줄이기 위하여 서브키 블록을 EEPROM 으로 구현하였다. 전체적인 시스템은 VHDL(VHSIC Hardware Description Language)을 사용하여 설계하였다. IDEA 알고리듬은 EDA tool인 Synopsys를 사용하여 Sunthesis하였으며, Xilinx의 FPGA XC4052XL을 이용하여 One CHip화 시켰다. 입력 클럭으로 20Mhz를 사용하였을 때, data arrival time은 687.07ns였으며, 109.01 Mbp의 속도로 동작하 였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.9
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pp.2388-2404
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2012
Cryptographic hash functions are widely used in many information security applications like digital signatures, message authentication codes (MACs), and other forms of authentication. In response to recent advances in cryptanalysis of commonly used hash algorithms, National Institute of Standards and Technology (NIST) announced a publicly open competition for selection of new standard Secure Hash Algorithm called SHA-3. One important aspect of this competition is evaluation of hardware performances of the candidates. In this work we present efficient hardware implementations of SHA-3 finalists: JH, Keccak and Skein. We propose high speed architectures using Look-Up Table (LUT) resources on FPGAs, to minimize chip area and to reduce critical path lengths. This approach allows us to design data paths of SHA-3 finalists with minimum resources and higher clock frequencies. We implemented and investigated the performance of these candidates on modern and latest FPGA devices from Xilinx. This work serves as performance investigation of leading SHA-3 finalists on most up-to-date FPGAs.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.11
no.1
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pp.13-23
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2001
This paper implemented into hardware SEED which is the KOREA standard 128-bit block cipher. First, at the respect of hardware implementation, we compared and analyzed SEED with AES finalist algorithms - MARS, RC6, RIJNDAEL, SERPENT, TWOFISH, which are secret key block encryption algorithms. The encryption of SEED is faster than MARS, RC6, TWOFISH, but is as five times slow as RIJNDAEL which is the fastest. We propose a SEED hardware architecture which improves the encryption speed. We divided one round into three parts, J1 function block, J2 function block J3 function block including key mixing block, because SEED repeatedly executes the same operation 16 times, then we pipelined one round into three parts, J1 function block, J2 function block, J3 function block including key mixing block, because SEED repeatedly executes the same operation 16 times, then we pipelined it to make it more faster. G-function is implemented more easily by xoring four extended 4 byte SS-boxes. We tested it using ALTERA FPGA with Verilog HDL. If the design is synthesized with 0.5 um Samsung standard cell library, encryption of ECB and decryption of ECB, CBC, CFB, which can be pipelined would take 50 clock cycles to encrypt 384-bit plaintext, and hence we have 745.6 Mbps assuming 97.1 MHz clock frequency. Encryption of CBC, OFB, CFB and decryption of OFB, which cannot be pipelined have 258.9 Mbps under same condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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