An integrated cryptographic processor that efficiently integrates ARIA, AES block ciphers and Whirlpool hash function into a single hardware architecture is described. Based on the algorithm characteristics of ARIA, AES, and Whirlpool, we optimized the design so that the hardware resources of the substitution layer and the diffusion layer were shared. The round block was designed to operate in a time-division manner for the round transformation and the round key expansion of the Whirlpool hash, resulting in a lightweight hardware implementation. The hardware operation of the integrated ARIA-AES-Whirlpool crypto-processor was verified by Virtex5 FPGA implementation, and it occupied 68,531 gate equivalents (GEs) with a 0.18um CMOS cell library. When operating at 80 MHz clock frequency, it was estimated that the throughputs of ARIA, AES block ciphers, and Whirlpool hash were 602~787 Mbps, 682~930 Mbps, and 512 Mbps, respectively.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.32
no.5
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pp.751-763
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2022
With the recent increase in spending growth in the IoT sector worldwide, the importance of lightweight block ciphers to encrypt them is also increasing. The lightweight block cipher PIPO algorithm proposed in ICISC 2020 is an SPN-structured cipher using an unbalanced bridge structure. The white box attack model refers to a state in which an attacker may know the intermediate value of the encryption operation. As a technique to cope with this, Chow et al. proposed a white box implementation technique and applied it to DES and AES in 2002. In this paper, we propose a white box PIPO applying a white box implementation to a lightweight block cipher PIPO algorithm. In the white box PIPO, the size of the table decreased by about 5.8 times and the calculation time decreased by about 17 times compared to the white box AES proposed by Chow and others. In addition, white box PIPO was used for mobile security products, and experimental results for each test case according to the scope of application are presented.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.26
no.3
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pp.623-630
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2016
Heterogeneous IoT devices must satisfy a certain level of security for mutual connections and communications. However, a performance degradation of cryptographic algorithms in resource constrained devices is inevitable and so an optimization or efficient implementation method is necessary. In this paper, we study an efficient implementation method for rotation operations regarding registers for running ARX lightweight block ciphers. In a practical sense, we investigate the performance of modified rotation operations through experiments using real experiment devices. We show the improved performance of modified rotation operations and discover the significant difference in measured performance between simulations and real experiments, particularly for 16-bit MSP microcontrollers.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.234-235
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2016
With the development of the Internet, the popularization of internet has become the new trend and enormously changed the way of human communication. There is a strong need for security. The following research will provide the definition and purpose of IoT and examine its security concerns, In this paper, we surveyed at energy consumption of lightweight block ciphers implemented in reconfigurable devices, and we analyze d the effects that round unrolling might have on the energy consumed during the encryption.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.5
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pp.731-742
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2022
PIPO is the latest domestic lightweight block cipher announced in ICISC'20, which is characterized by being lightweight to facilitate implementation on IoT with limited resources. In this paper, PIPO 64/128-bit and 64/256-bit were implemented using web-based languages such as Javascript and WebAsembly. Two methods of performance evaluation were conducted by implementing bitsice and TLU, and the performance was compared by implementing Looped written using for statements and Unrolled written for statements. It performs performance evaluations in various web browsers such as Google Chrome, Mozilla Firefox, Opera, and Microsoft Edge, as well as OS-specific environments such as Windows, Linux, Mac, iOS, and Android. In addition, a performance comparison was performed with PIPO implemented in C language. This can be used as an indicator for applying PIPO block cipher on the web.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.11
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pp.4502-4521
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2020
At EUROCRYPT 2015, Todo proposed a new technique named division property, and it is a powerful technique to find integral distinguishers. The original division property is also named word-based division property. Later, Todo and Morii once again proposed a new technique named the bit-based division property at FSE 2016 and find more rounds integral distinguisher for SIMON-32. There are two basic approaches currently being adopted in researches under the bit-based division property. One is conventional bit-based division property (CBDP), the other is bit-based division property using three-subset (BDPT). Particularly, BDPT is more powerful than CBDP. In this paper, we use Boolean Satisfiability Problem (SAT)-aided cryptanalysis to search integral distinguishers. We conduct experiments on SIMON-32/-48/-64/-96, SIMON (102)-32/-48/-64, SIMECK-32/-48/-64, LBlock, GIFT and Khudra to prove the efficiency of our method. For SIMON (102)-32/-48/-64, we can determine some bits are odd, while these bits can only be determined as constant in the previous result. For GIFT, more balanced (zero-sum) bits can be found. For LBlock, we can find some other new integral distinguishers. For Khudra, we obtain two 9-round integral distinguishers. For other ciphers, we can find the same integral distinguishers as before.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.24
no.3
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pp.445-451
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2014
The related-key attack is regarded as one of the important cryptanalytic tools for the security evaluation of block ciphers. This is due to the fact that this attack can be effectively applied to schemes like block-cipher based hash functions whose block-cipher keys can be controlled as their messages. In this paper, we improve the related-key attack on lightweight block cipher PRINCE proposed in FSE 2013. Our improved related-key attack on PRINCE reduces data complexity from $2^{33}$ [4] to 2.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.10
no.4
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pp.101-106
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2021
Quantum algorithms and quantum computers can break the security of many of the ciphers we currently use. If Grover's algorithm is applied to a symmetric key cipher with n-bit security level, the security level can be lowered to (n/2)-bit. In order to apply Grover's algorithm, it is most important to optimize the target cipher as a quantum circuit because the symmetric key cipher must be implemented as a quantum circuit in the oracle function. Accordingly, researches on implementing AES(Advanced Encryption Standard) or lightweight block ciphers as quantum circuits have been actively conducted in recent years. In this paper, korean lightweight block cipher LEA was optimized and implemented as a quantum circuit. Compared to the previous LEA quantum circuit implementation, quantum gates were used more, but qubits were drastically reduced, and performance evaluation was performed for this tradeoff problem. Finally, we evaluated quantum resources for applying Grover's algorithm to the proposed LEA implementation.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.30
no.3
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pp.325-336
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2020
Nonlinear Invariant Attack is an attack that should be considered when constructing lightweight block ciphers with relatively simple key schedule. A shortcut to prove a block cipher's resistance against nonlinear invariant attack is checking the smallest dimension of linear layer-invariant linear subspace which contains all known differences between round keys is equal to the block size. In this paper, we presents the following results. We identify the structure and number of optimal bit-permutations which require only one known difference between round keys for a designer to show that the corresponding block cipher is resistant against nonlinear invariant attack. Moreover, we show that PRESENT-like block ciphers need at least two known differences between round keys by checking all PRESENT-like bit-permutations. Additionally, we verify that the variants of PRESENT-like bit-permutations requiring the only two known differences between round keys do not conflict with the resistance against differential attack by comparing the best differential trails. Finally, through the distribution of the invariant factors of all bit-permutations that maintain BOGI logic with GIFT S-box, GIFT-variant block ciphers require at least 8 known differences between round keys for the resistance.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.31
no.3
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pp.423-431
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2021
SPECK and SIMON are lightweight block ciphers developed by NSA(National Security Agency), and SIMECK is a new lightweight block cipher that combines the advantages of SPECK and SIMON. In this paper, a large-capacity encryption using SPECK, SIMON, and SIMECK is implemented using a GPU with efficient parallel processing. CUDA library provided by NVIDIA was used, and performance was maximized by using CUDA assembly language PTX to eliminate unnecessary operations. When comparing the results of the simple CPU implementation and the implementation using the GPU, it was possible to perform large-scale encryption at a faster speed. In addition, when comparing the implementation using the C language and the implementation using the PTX when implementing the GPU, it was confirmed that the performance increased further when using the PTX.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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