• 정보보호학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.751-763
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• 2022

최근 세계적으로 사물인터넷 부문의 지출 성장이 높아짐에 따라 이를 암호화하기 위한 경량 블록 암호의 중요성 또한 높아지고 있다. ICISC 2020에 제안된 경량 블록 암호 PIPO 암호화 알고리즘은 Unbalanced bridge 구조를 이용한 SPN 구조의 암호이다. 화이트박스 공격 모델은 공격자가 암호화 동작의 중간값까지 알 수 있는 상태를 의미한다. 이를 대응하기 위한 기법으로 2002년 Chow 등은 화이트박스 구현 기법을 제안하여 DES와 AES에 적용하였다. 본 논문에서는 경량 블록 암호 PIPO 알고리즘에 화이트박스 구현 기법을 적용한 화이트박스 PIPO를 제안한다. 화이트박스 PIPO는 Chow 등이 제안한 화이트박스 AES 대비 테이블의 크기는 약 5.8배, 연산 시간은 약 17배 감소하였다. 또한, 모바일 보안제품에 화이트박스 PIPO를 활용하였으며 적용 범위에 따른 테스트 케이스 별 실험 결과를 제시한다.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.731-742
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• 2022

PIPO는 ICISC'20에서 발표된 최신 국산 경량 블록암호로, 리소스가 제한된 IoT 상에서 구현하기 용이하도록 경량화 되어있다는 특징이 있다. 본 논문에서는 자바스크립트(Javascript), 웹어셈블리(WebAssembly)와 같은 웹 기반 언어를 사용하여 PIPO 64/128비트, 64/256비트를 구현하였다. PIPO의 비트슬라이스(BitSlice)와 TLU를 구현하여 성능평가를 진행하였으며 for문을 사용하여 작성한 일반 루프(Looped)와 for문을 풀어 작성한 루프 풀기(Unrolled)도 구현하여 성능을 비교했다. Google Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge와 같은 다양한 웹 브라우저와 윈도우즈, Linux, Mac, iOS, 안드로이드와 같은 OS별 다양한 환경에서 성능평가를 수행한다. 또한 C언어로 구현된 PIPO와 성능 비교도 수행하였다. 이는 웹상에서의 PIPO 블록암호 적용을 위한 지표로 사용될 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권2호
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• pp.901-923
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• 2017

Efficient key distribution and management mechanisms as well as lightweight ciphers are the main pillar for establishing secure wireless sensor networks (WSN). Several symmetric based key distribution protocols are already proposed, but most of them are not scalable, yet vulnerable to a small number of compromised nodes. In this paper, we propose an efficient and scalable key management and distribution framework, named KMMR, for large scale WSNs. The KMMR contributions are three fold. First, it performs lightweight local processes orchestrated into upward and downward tiers. Second, it limits the impact of compromised nodes to only local links. Third, KMMR performs efficient secure node addition and revocation. The security analysis shows that KMMR withstands several known attacks. We implemented KMMR using the NesC language and experimented on Telosb motes. Performance evaluation using the TOSSIM simulator shows that KMMR is scalable, provides an excellent key connectivity and allows a good resilience, yet it ensures both forward and backward secrecy. For a WSN comprising 961 sensor nodes monitoring a 60 hectares agriculture field, KMMR requires around 2.5 seconds to distribute all necessary keys, and attains a key connectivity above 96% and a resilience approaching 100%. Quantitative comparisons to earlier work show that KMMR is more efficient in terms of computational complexity, required storage space and communication overhead.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.423-431
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• 2021

SPECK과 SIMON은 NSA(National Security Agency)에서 개발한 경량블록암호이며 SIMECK은 SPECK과 SIMON의 장점을 결합하여 만든 새로운 경량블록암호이다. 본 논문에서는 SPECK, SIMON, SIMECK을 사용한 대용량 암호화를 구현 하는데 있어 병렬 처리에 용이한 GPU를 활용하였다. NVIDIA에서 제공하는 CUDA 라이브러리를 활용하였으며 불필요한 연산들을 제거하기 위해 CUDA 어셈블리 언어 PTX를 사용하여 성능을 극대화 하였다. 단순 CPU 구현과 GPU를 활용한 구현 결과를 비교해보았을 때, 더 빠른 속도로 대용량 암호화를 수행할 수 있었다. 또한 GPU 구현 시, C언어를 사용한 구현과 PTX를 사용한 구현을 비교해 보았을 때, PTX 사용 시, 성능이 더욱 증가하는 것을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.445-451
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• 2014

블록 암호에 대한 안전성 평가시 연관키 공격은 중요한 분석툴로 간주된다. 이는 블록 암호에 대한 연관키 공격이 키를 컨트롤 할 수 있는 블록 암호기반 해쉬모드와 같은 응용환경에 강력하게 적용될 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 FSE 2013에 제안된 경량 블록 암호 PRINCE에 대한 연관키 공격을 향상시킨다. 본 논문에서 제안하는 PRINCE에 대한 새로운 연관키 공격은 기존 가장 강력한 연관키 공격[4]의 데이터 복잡도를 $2^{33}$ 에서 2로 낮춘다.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.1309-1317
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• 2018

IoT 시장은 전 세계에서 지속적으로 성장하고 있지만, IoT 환경에서 증가하는 보안 위협에 대한 고려는 여전히 미흡한 실정이다. 특히 자원이 한정적인 IoT 디바이스에 기존 IP 보안 기술을 적용하기 어렵기 때문에, 이기종 사물 네트워크 간 통신 과정에서 발생할 수 있는 정보 변조 유출과 같은 보안 위협에 대응하기 위한 디바이스 종단간 신뢰 통신 보안 대책이 필요하다. 이에 본 논문에서는 저성능의 IoT 디바이스 간 통신에서 보안성은 늘리며 보안 오버헤드는 줄일 수 있는 경량 암호기반 종단간 메시지 보안 프로토콜을 제안한다. 실행 시간 성능 시뮬레이션을 통해 제안 프로토콜이 기존의 AES 기반의 프로토콜을 적용한 경우보다 성능이 더 우수함을 검증하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제14권1호
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• pp.10-14
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• 2012

When tag privacy is required in radio frequency identification (ID) system, a reader needs to identify, and optionally authenticate, a multitude of tags without revealing their IDs. One approach for identification with lightweight tags is that each tag performs pseudo-random function with his unique embedded key. In this case, a reader (or a back-end server) needs to perform a brute-force search for each tag-reader interaction, whose cost gets larger when the number of tags increases. In this paper, we suggest a simple and efficient identification technique that reduces readers computation to $O$(${\sqrt{N}}$ log$N$) without increasing communication cost. Our technique is based on the well-known "meet-in-the-middle" strategy used in the past to attack symmetric ciphers.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.749-752
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• 2012

유비쿼터스 환경에서 보다 안전하고 편리하게 정보를 교환하기 위해서 암호 기술은 필수적인 요소이다. 유비쿼터스 컴퓨팅 및 네트워크 환경에서 사용되는 장치들은 기존의 장치보다 저사양이기 때문에 기존의 암호 기술을 그대로 적용하기는 어렵다. 이를 위해서 최근 경량 암호에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 RFID/USN 등과 같이 자원이 제한적인 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에 적합한 경량 블록 암호의 개발 동향을 분석한다. 기 제안된 경량 블록 암호의 구조와 특징을 분석하여 경량블록 암호 개발 시 고려해야 할 사항들을 살펴본다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.325-336
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• 2020

비선형 불변 공격은 비교적 간단한 구조의 키 스케줄을 갖는 경량 블록암호에서 필수적으로 고려되어야 할 공격이다. 간단한 구조의 키 스케줄을 갖는 경량 블록암호가 비선형 불변 공격에 저항성을 보이는 방법으로 가장 잘 알려진 것은 라운드 키 간의 차분 중 알려진 것들의 집합에서 선형계층에 대해 불변인 최소의 선형공간의 크기가 블록 크기와 같은지를 확인하는 것이다. 본 논문에서는 다음과 같은 연구 결과를 제시한다. 설계자 관점에서 비트 순열을 선형계층으로 사용하는 SPN 구조 경량 블록암호는 라운드 키 간의 차분의 종류가 한가지여도 비선형 불변 공격에 안전할 수 있음을 증명하고, 그러한 비트 순열의 형태와 개수를 제안한다. 또한, PRESENT 구조 블록암호는 비선형 불변 공격에 저항성을 갖기 위해 적어도 두 종류의 라운드 키 간의 차분이 필요함을 전수조사를 통해 보이며, 두 종류의 라운드 키 간의 차분을 필요로 하는 비트 순열을 사용해도 차분 공격에 대한 저항성이 오히려 증가할 수 있음을 보인다. 마지막으로 GIFT의 S-box를 사용하면서 BOGI 설계 논리를 유지하는 모든 비트 순열의 불변 성분 분포를 통해, 변형된 GIFT 구조 블록암호는 비선형 불변 공격에 저항성을 갖기 위해 적어도 8종류의 라운드 키 간의 차분이 필요함을 보인다.