• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.888-894
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• 2015

국가보안기술연구소(NSRI)에서 개발된 경량 블록암호 알고리듬 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)의 효율적인 하드웨어 설계에 대해 기술한다. 마스터키 길이 128비트를 지원하도록 설계되었으며, 라운드 변환블록과 키 스케줄러의 암호화 연산과 복호화 연산을 위한 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하여 저전력, 저면적 구현을 실현했다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였다. Xilinx ISE를 이용한 합성결과 LEA 코어는 1,498 슬라이스로 구현되었으며, 135.15 MHz로 동작하여 216.24 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가 되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.401-403
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• 2015

128비트 블록암호 알고리듬 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)의 효율적인 하드웨어 설계에 대해 기술한다. 저전력, 저면적 구현을 위해 라운드블록과 키 스케줄러의 암호화와 복호화 연산의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하였다. 키 스케줄러 레지스터의 구조를 개선하여 키 스케줄링에 소요되는 클록 사이클 수를 감소시켰으며, 이를 통해 암호화/복호화 성능을 향상시켰다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 합성결과, 2,364 슬라이스로 구현되었으며, 113 MHz로 동작하여 128/192/256비트 마스터키 길이에 대해 각각 181/162/109 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• 전기학회논문지
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• 제64권10호
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• pp.1460-1468
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• 2015

As the number of IoT service increases, the interest of lightweight block cipher algorithm, which consists of simple operations with low-power and high speed, is growing. LEA(Leightweight Encryption Algorithm) is recently adopted as one of lightweight encryption standards in Korea. In this paper a pipeline LEA architecture is proposed to process large amounts of data with high throughput. The proposed pipeline LEA can communicate with external modules in the 32-bit I/O interface. It consists of input, output and encryption pipeline stages which take 4 cycles using a muti-cycle pipeline technique. The experimental results showed that the proposed pipeline LEA achieved more than 7.5 Gbps even though the key length was varied. Compared with the previous high speed LEA in accordance with key length of 128, 192, and 256 bits, the throughput of the pipeline LEA was improved 6.45, 7.52, and 8.6 times. Also the throughput per area was improved 2, 1.82, and 2.1 times better than the previous one.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1-8
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• 2017

LEA(Lightweight Encryption Algorithm)는 2013년 국가보안연구소(NSRI)에서 빅데이터 처리, 클라우드 서비스 및 모바일 환경에 적합하도록 개발되었다. LEA는 128비트 메시지 블록 크기와 128비트, 192비트 및 256비트 키(Key)에 대한 암호화 방식을 규정하고 있다. 본 논문에서는 128비트 메시지를 암호화하고 복호화할 수 있는 LEA 블록 암호 알고리즘을 Verilog-HDL을 사용하여 설계하였다. 설계된 LEA 암.복호화 IP는 Xilinx Vertex5 디바이에서 약 164MHz에서 동작하였다. 128비트 키 모드에서 최대 처리율은 874Mbps이며, 192비트 키 모드에서는 749Mbps 그리고 256비트 키 모드에서는 656Mbps이다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서 IP는 스마트 카드, 인터넷 뱅킹, 전자상거래 및 IoT (Internet of Things) 등과 같은 모바일 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제6권9호
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• pp.397-406
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• 2017

클라우드 환경에서의 대용량 암호화 데이터 서비스를 위하여 기존의 암호화 알고리즘을 사용할 경우 데이터 암호화에 많은 시간 소요의 문제점이 대두된다. 이러한 단점을 보완하기 위해 일반적으로 부분 암호화 방법을 사용한다. 그러나 기존의 부분 암호화 방법은 암호화되지 않은 잔존 영역으로 인해 암호화된 데이터를 유추할 수 있다는 단점이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 단점을 해결하기 위해 암호화 속도를 높이면서 보안을 준수하는 부분 암호화 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 헤더 생성, 부분 암호화, 블록 셔플의 과정으로 구성된다. 1단계 헤더 생성 과정에서는 알고리즘에 필요한 헤더 데이터를 생성하고 2단계 부분 암호화 과정에서는 LEA (Lightweight Encryption Algorithm)를 이용하여 데이터의 일부분을 암호화하고 암호화하지 않은 부분의 데이터와 암호화 과정 중에 생성된 블록을 XOR하여 모든 데이터를 변형시키며, 3단계 블록 셔플 과정에서는 헤더에 저장한 셔플 데이터를 이용하여 블록을 섞어 데이터를 알아볼 수 없는 형태로 바꾸어 암호화를 수행한다. 제안하는 방법을 모바일 디바이스에 적용하여 구현한 결과 암호화한 데이터는 알아볼 수 없는 형태로 모두 바뀌어 데이터를 유추할 수 없었고, 암호 키 없이는 데이터를 복원할 수 없었다. 제안하는 방법은 블록 경량 암호화 알고리즘인 LEA에 비해 암호화 속도가 약 273% 정도 향상되어 대용량 데이터를 암호화하는데 있어 빠른 처리가 가능함을 확인하였다.

• 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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.584-586
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• 2017

본 논문에서는 인터넷 장치의 보안을 위해 경량 대칭 암호화와 경량 인증을 통합 한 하드웨어 아키텍처를 제안한다. 암호화 핵심은 PRESENT 알고리즘과 제안된 새로운 경량 암호화 알고리즘으로 구성된다. 또한 HB 및 HB +, HB-MP, HB-MP + 인증 알고리즘들을 포함한다. 통합 보안 시스템은 Verilog HDL을 사용하여 설계되었으며 Modelsim SE 및 Xilinx Design Suite 14.3 프로그램을 사용하여 검증 및 합성되었다. 제안하는 암호화 코어 하드웨어 구조는 Spartan6 FPGA 장치에서 합성한 결과 189Mhz 주파수와 1130개 슬라이스를 가진다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권12호
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• pp.822-830
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• 2014

최근 인터넷 환경에서 보안 서비스가 중요시 되면서 SSL/TLS의 사용은 행정기관뿐만 아니라 개인 홈페이지에서도 증가되고 있는 추세이다. 또한 IETF는 사물인터넷 환경에서도 제한된 성능과 자원을 가진 디바이스들이 보안기능을 위해 사용할 수 있도록 DTLS의 적용을 제안하고 있다. 본 논문에서는 LEA알고리즘을 구현하고 이를 OpenSSL 상에 적용 하였다. 그 결과 구현된 알고리즘은 AES 등과 같은 다른 대칭키 알고리즘들과 비교했을 때 연산 속도에 있어 우수한 성능을 보임을 확인 하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제12권4호
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• pp.252-256
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• 2014

Traditional block cipher Advanced Encryption Standard (AES) is widely used in the field of network security, but it has high overhead on each operation. In the 15th international workshop on information security applications, a novel lightweight and low-power encryption algorithm named low-power encryption algorithm (LEA) was released. This algorithm has certain useful features for hardware and software implementations, that is, simple addition, rotation, exclusive-or (ARX) operations, non-Substitute-BOX architecture, and 32-bit word size. In this study, we further improve the LEA encryptions for cloud computing. The Web-based implementations include JavaScript and assembly codes. Unlike normal implementation, JavaScript does not support unsigned integer and rotation operations; therefore, we present several techniques for resolving this issue. Furthermore, the proposed method yields a speed-optimized result and shows high performance enhancements. Each implementation is tested using various Web browsers, such as Google Chrome, Internet Explorer, and Mozilla Firefox, and on various devices including personal computers and mobile devices. These results extend the use of LEA encryption to any circumstance.