• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권3호
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• pp.1212-1228
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• 2016

Secure communication is an important aspect of today's interconnected environments and it can be achieved by the use of cryptographic algorithms and protocols. However, many existing cryptographic mechanisms are tightly integrated into communication protocols. Issues emerge when security vulnerabilities are discovered in cryptographic mechanisms because their replacement would eventually require replacing deployed protocols. The concept of cryptographic agility is the solution to these issues because it allows dynamic switching of cryptographic algorithms and keys prior to and during the communication. Most of today's secure protocols implement cryptographic agility (IPsec, SSL/TLS, SSH), but cryptographic agility mechanisms cannot be used in a standalone manner. In order to deal with the aforementioned limitations, we propose a lightweight cryptographically agile agreement model, which is formally verified. We also present a solution in the Agile Cryptographic Agreement Protocol (ACAP) that can be adapted on various network layers, architectures and devices. The proposed solution is able to provide existing and new communication protocols with secure communication prerequisites in a straightforward way without adding substantial communication overhead. Furthermore, it can be used between previously unknown parties in an opportunistic environment. The proposed model is formally verified, followed by a comprehensive discussion about security considerations. A prototype implementation of the proposed model is demonstrated and evaluated.

• International Journal of Advanced Culture Technology
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• 제11권1호
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• pp.343-348
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• 2023

As the IoT market continues to grow, security threats to IoT devices with limited resources are also increasing. However, the application of security technology to the existing system to IoT devices with limited resources is impossible due to the inherent characteristics of IoT devices. Various methods for solving related problems have been studied in existing studies to solve this problem. Therefore, this study analyzes the characteristics of domestic IoT authentication standards and existing research to propose an algorithm that applies blockchain-based authentication and lightweight encryption algorithms to IoT equipment with limited resources. In this study, a key generation method was applied using a Lamport hash-chain and data integrity between IoT devices were provided using a Merkle Tree, and an LEA encryption algorithm was applied using confidentiality in data communication. In the experiment, it was verified that the efficiency is high when the LEA encryption algorithm, which is a lightweight encryption algorithm, is applied to IoT devices with limited resources.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권3호
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• pp.1119-1143
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• 2014

Lightweight trust mechanism with lightweight cryptographic primitives has emerged as an important mechanism in resource constraint wireless sensor based mobile devices. In this work, outlier detection in lightweight Mobile Ad-hoc NETworks (MANETs) is extended to create the space of reliable trust cycle with anomaly detection mechanism and minimum energy losses [1]. Further, system is tested against outliers through detection ratios and anomaly scores before incorporating virtual programmable nodes to increase the efficiency. Security in proposed system is verified through ProVerif automated toolkit and mathematical analysis shows that it is strong against bad mouthing and on-off attacks. Performance of proposed technique is analyzed over different MANET routing protocols with variations in number of nodes and it is observed that system provide good amount of throughput with maximum of 20% increase in delay on increase of maximum of 100 nodes. System is reflecting good amount of scalability, optimization of resources and security. Lightweight modeling and policy analysis with lightweight cryptographic primitives shows that the intruders can be detection in few milliseconds without any conflicts in access rights.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.1-7
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• 2018

IoT 환경은 다양한 디바이스들과 네트워크를 이용하여 무한대의 서비스를 제공한다. 이러한 IoT 환경 발전은 비례적으로 보안의 중요성과 직결된다. 경량 암호는 보안, 높은 처리량, 낮은 전력 소비 및 소형을 제공하는 분야이기 때문에 IoT 환경에 적합하다. 그러나 경량 암호는 새로운 암호 체계를 형성해야 하고, 제한된 리소스 범위 내에서 활용되야 한다는 문제점을 가지고 있다. 그러므로 경량 암호는 다변화/다양화 등을 요구하는 IoT 환경에 최적의 솔루션이라고 단언할 수 없다. 그러므로 이러한 단점들을 없애기 위하여, 본 논문은 기존 블록 암호알고리즘을 경량화 암호알고리즘과 같이 사용할 수 있고, 기존 시스템(센싱부와 서버와 같은)을 거의 그대로 유지하면서 IoT 환경에 적합한 방법을 제안한다. 제안된 BCL 구조는 기존 유무선 센서 네트워크에서 다양한 센서 디바이스들에 대한 암호화를 경량 암호화 같이 수행할 수 있도록 한다. 제안된 BCL 구조는 기존 블록 암호알고리즘에 전/후처리부를 포함한다. BCL 전/후처리부는 흩어져 있는 각종 디바이스들을 데이지 체인 네트워크 환경에서 동작하도록 하였다. 이러한 특징은 분산된 센서시스템의 정보보호에 최적이며 해킹 및 크래킹이 발생하더라도 인접 네트워크 환경에 영향을 미치지 못한다. 그러므로 IoT 환경에서 제안된 BCL 구조는 기존 블록암호알고리즘을 경량화 암호알고리즘과 같이 사용할 수 있기 때문에 다변화되는 IoT 환경에 최적의 솔루션을 제공할 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권12호
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• pp.1863-1871
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• 2022

4차 산업혁명 시대에는 보안 네트워킹 기술이 국방 무기 체계에서 필수적인 역할을 하고 있다. 정보보안을 위해 암호 기술을 사용한다. 암호 기술의 안전성은 케르크호프의 원칙(Kerchoff's principle)에서 강조하듯 암호 기술 알고리즘이 아닌 암호 기술의 안전한 키 관리에 기반한다. 그러나, 전장 환경에서 무기체계의 잦은 이동으로 인해 네트워크 구조가 변하며 전통적인 중앙 집중식 키 관리 방법을 사용하기가 어렵다. 또한 IoBT(Internet of Battlefield Things) 환경에서 사용되는 각 노드의 시스템 자원은 크기, 용량, 성능이 제한되므로 기존의 키 관리 알고리즘보다 계산량과 복잡도가 적은 경량화 키 관리 시스템이 필요하다. 본 논문은 IoBT 환경을 위한 경량화 방식의 새로운 키 위탁 방식을 제안한다. 제안된 기법의 안전성과 성능을 수치 분석과 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.15-23
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• 2016

최근 다양한 IoT 기기들의 등장과 데이터 공유를 위하여 DropBox, Amazon S3, Microsoft Azure Storage 등의 클라우드 서비스가 많이 사용되고 있다. 데이터 보안을 위해 AES 같은 암호화 알고리즘이 널리 쓰이고 있지만, 데이터의 보안등급 이나 사용목적에 따라 LEA, SEED, ARIA 같은 여러 가지 다양한 방식의 암호 알고리즘을 선별적으로 유연하게 사용하지 못하고 있다. 이는 적절한 암호화 알고리즘을 사용하지 않음으로 인하여 전력 효율이 중요한 장치들에 더 많은 과부화가 걸리게 할 수 있고 암호화도 필요 이상으로 느려지게 되어 성능이 떨어지는 원인이 된다. 이에 본 논문에서는 IoT 장치 위에서 클라우드 서비스의 클라이언트 프로그램들이 데이터의 보안등급 이나 사용용도에 따라 암호화 알고리즘을 선택 할 수 있는 CloudGate 시스템을 설계 및 구현하였다. 선택적으로 LEA 경량화 알고리즘을 사용함으로써 AES를 사용할 때보다 최대 1.8배 더 빠르고 효율적으로 암호화를 할 수 있음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권2호
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• pp.1180-1200
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• 2017

Currently, automated payment services provide intuitive user interfaces by adapting various wireless communication devices with mobile services. For example, companies like Samsung, Google, and Apple have selected the NFC payment method to service payments of existing credit cards. An electronic payment standard has been released for NFC activation within Korea and will strengthen the safety of payment service communications. However, there are various security risks regarding the NFC-based electronic payment method. In particular, the NFC payment service using the recently released lightweight devices cannot provide the cryptographic strength that is supported by many financial transaction services. This is largely due to its computational complexity and large storage resource requirements. The chaotic map introduced in this study can generate a highly complicated code as it is sensitive to the initial conditions. As the lightweight study using the chaotic map has been actively carried out in recent years, associated authentication techniques of the lightweight environment have been released. If applied with a chaotic map, a high level of cryptographic strength can be achieved that can provide more functions than simple XOR operations or HASH functions. Further, this technique can be used by financial transaction services. This study proposes a mutual authentication technique for NFC-PCM to support an NFC payment service environment based on the chaotic map.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권8호
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• pp.4006-4024
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• 2017

Internet of Things (IoT) will transform our daily life by making different aspects of life smart like smart home, smart workplace, smart health and smart city etc. IoT is based on network of physical objects equipped with sensors and actuators that can gather and share data with other objects or humans. Secure communication is required for successful working of IoT. In this paper, a total of 13 lightweight cryptographic algorithms are evaluated based on their implementation results on 8-bit, 16-bit, and 32-bit microcontrollers and their appropriateness is examined for resource-constrained scenarios like IoT. These algorithms are analysed by dissecting them into their logical and structural elements. This paper tries to investigate the relationships between the structural elements of an algorithm and its performance. Association rule mining is used to find association patterns among the constituent elements of the selected ciphers and their performance. Interesting results are found on the type of element used to improve the cipher in terms of code size, RAM requirement and execution time. This paper will serve as a guideline for cryptographic designers to design improved ciphers for resource constrained environments like IoT.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.285-287
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• 2014

한국기술표준원(KATS)과 국제표준화기구(ISO/IEC)에 의해 표준으로 채택된 경량 블록암호 알고리듬 HIGHT용 저면적/저전력 암호/복호 코어를 설계하였다. IoT(Internet of Things) 보안에 적합하도록 개발된 경량 블록암호 알고리듬 HIGHT는 128비트의 마스터 키를 사용하여 64비트의 평문을 64비트의 암호문으로, 또는 그 역으로 변환한다. 저면적과 저전력 구현을 위해 data path를 32 비트로 축소하여 설계하였으며, 암호화 및 복호화를 위한 라운드 변환 블록과 키 스케줄러의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.777-779
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• 2014

LEA(Lightweight Encryption Algorithm)는 2012년 국가보안기술연구소(NSRI)에서 개발한 128비트 고속 경량 블록암호 알고리듬이다. LEA는 128/192/256비트 마스터키를 사용하여 128비트 평문을 128비트 암호문으로, 또는 그 역으로 변환한다. 라운드 변환블록의 암호화 연산과 복호화 연산의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하였으며, 또한 키 스케줄러도 암호화와 복호화의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하여 저전력, 저면적 구현을 실현했다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였다.