• 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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• 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.

• 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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• 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.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제8권5호
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• pp.437-445
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• 2018

기기는 큰 고장보다는 사소한 고장이 많이 생기지만 작은 고장에도 출장 기사를 부르는 것과 같은 정비 서비스를 이용하기 때문에 인력과 비용이 낭비되는 경우가 많다. 그래서 사물인터넷을 이용한 원격 제어 및 모니터링 서비스를 사용한다면 이러한 인력과 비용의 소모를 최소한으로할 수 있다. 그러나 원격 제어 및 모니터링 서비스에는 개인정보와 같은 유출 되면 위험한 정보를 사용하므로 보안이 중요하다. 하지만 사물인터넷 기반 모니터링 서비스 기기는 종류가 다양하고 특성상 최소한의 성능을 가지고 있는 경우가 많아 기본적으로 높은 수준의 보안을 기대하기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 사물인터넷 기반의 원격 제어 및 모니터링 서비스를 유형에 따라 네 가지로 분류하고, 유형별로 암호화 요구사항을 도출하였다. 그리고 사물인터넷에 사용해도 높은 성능을 기대할 수 있는 경량 암호화 알고리즘들을 비교·분석하여 장비관리형은 LED, 환경관리형은 DESLX, 환경관리형은 CLEFIA, 휴대관리형은 LEA가 유형별 최적의 경량 암호화 알고리즘임을 도출하였다.

• ETRI Journal
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• 제42권6호
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• pp.951-964
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• 2020

This paper presents a lightweight true random number generator (TRNG) using beta radiation that is useful for Internet of Things (IoT) security. In general, a random number generator (RNG) is required for all secure communication devices because random numbers are needed to generate encryption keys. Most RNGs are computer algorithms and use physical noise as their seed. However, it is difficult to obtain physical noise in small IoT devices. Since IoT security functions are required in almost all countries, IoT devices must be equipped with security algorithms that can pass the cryptographic module validation programs of each country. In this regard, it is very cumbersome to embed security algorithms, random number generation algorithms, and even physical noise sources in small IoT devices. Therefore, this paper introduces a lightweight TRNG comprising a thin-film beta-radiation source and integrated circuits (ICs). Although the ICs are currently being designed, the IC design was functionally verified at the board level. Our random numbers are output from a verification board and tested according to National Institute of Standards and Technology standards.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권11호
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• pp.1245-1258
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• 2016

다양한 기기들이 상호 연결되어 통신하는 IoT 환경에서는 보안 위협을 방지하기 위해 암호 알고리즘, 메시지 인증 코드 등 기밀성과 무결성을 제공하는 암호 기술을 사용한다. 안전성이 검증된 기존 암호 기술들이 다수 존재하지만, 저전력 저성능의 마이크로 컨트롤러 기반 IoT 기기에 기존 암호 기술을 그대로 사용하기 어렵기 때문에 다양한 경량 암호 기술이 등장하게 되었다. 최근 경량 블록 암호 알고리즘에 대한 연구는 꾸준히 증가하고 있지만, 경량 메시지 인증 코드에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 다양한 메시지 인증 코드에 대한 분류 분석을 통해 향후 메시지 인증 코드의 발전 방향에 대해 제시한다. 또한, 기반 기술별 대표 알고리즘을 실제 마이크로 컨트롤러에 구현 실험하여 저사양 환경에서의 알고리즘 성능 저하를 실증적으로 검증한다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제7권1호
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• pp.1-7
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• 2021

IoT 시장은 지속적으로 확대 성장하고 있지만, IoT 기기에 대한 보안 위협 또한 증가하고 있다. 그러나 자원 한정의 문제점을 가지고 있는 IoT 기기에 기존 시스템에 적용되었던 보안기술을 적용하는 것은 어렵다. 이에 본 논문에서는 IoT 기기의 자원 한정이라는 특성 하에서 보안 기능 적용에 따른 오버헤드를 줄일 수 있는 인증 및 경량 암호알고리즘 적용하여 IoT 기기의 보안성을 향상시킬 수 있는 서비스를 제시하여 IoT 기기가 제공되는 홈네트워크 등에 보안성을 제공하고자 한다. 이에 본 논문에서 제시하고 있는 인증 및 경량 암호알고리즘 적용 서비스는 기존 연구에서 증명되었던 IoT 환경에서 적용 가능한 LEA 암호화 알고리즘의 이용과 더불어 비밀키 생성에 있어 이용자, IoT 기기와 서버가 참여하여 3자의 상호인증기반 비밀키 생성을 통해 서비스의 안전성을 확보하였으며 실험에서 랜덤하게 비밀키를 생성하는 방식과 속도의 차이가 없으나, 부가적으로 비밀키 공유를 위한 로직을 IoT 기기에 적용하지 않음으로써 IoT 기기의 자원 한정의 문제점을 해결할 수 있음을 검증하였다.

• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권12호
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• pp.3398-3415
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• 2023

Internet-of-Things (IoT) is an emerging technology that interconnects millions of small devices to enable communication between the devices. It is heavily deployed across small scale to large scale industries because of its wide range of applications. These devices are very capable of transferring data over the internet including critical data in few applications. Such data is exposed to various security threats and thereby raises privacy-related concerns. Even devices can be compromised by the attacker. Modern cryptographic algorithms running on traditional machines provide authentication, confidentiality, integrity, and non-repudiation in an easy manner. IoT devices have numerous constraints related to memory, storage, processors, operating systems and power. Researchers have proposed several hardware and software implementations for addressing security attacks in lightweight encryption mechanism. Several works have made on lightweight block ciphers for improving the confidentiality by means of providing security level against cryptanalysis techniques. With the advances in the cipher breaking techniques, it is important to increase the security level to much higher. This paper, focuses on securing the critical data that is being transmitted over the internet by PRESENT using key-based dynamic S-Box. Security analysis of the proposed algorithm against other lightweight block cipher shows a significant improvement against linear and differential attacks, biclique attack and avalanche effect. A novel key-based dynamic S-Box approach for PRESENT strongly withstands cryptanalytic attacks in the IoT Network.