• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.289-297
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• 2017

When implementing a hardware elliptic curve cryptosystem (ECC) module, the efficient design of Modular Inverse (MI) algorithm is especially important since it requires much more computation than other finite field operations in ECC. Among the MI algorithms, binary Right-Shift modular inverse (RS) algorithm has good performance when implemented in hardware, but Montgomery Modular Inverse (MMI) algorithm is not considered in [1, 2]. Since MMI has a similar structure to that of RS, we show that the area-improvement idea that is applied to RS is applicable to MMI, and that we can improve the speed of MMI. We designed area- and speed-improved MMI variants as hardware modules and analyzed their performance.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제12권3호
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• pp.145-153
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• 2014

The improvements of embedded processors make future technologies including wireless sensor network and internet of things feasible. These applications firstly gather information from target field through wireless network. However, this networking process is highly vulnerable to malicious attacks including eavesdropping and forgery. In order to ensure secure and robust networking, information should be kept in secret with cryptography. Well known approach is public key cryptography and this algorithm consists of finite field arithmetic. There are many works considering high speed finite field arithmetic. One of the famous approach is Montgomery multiplication. In this study, we investigated Montgomery multiplication for public key cryptography on embedded microprocessors. This paper includes helpful information on Montgomery multiplication implementation methods and techniques for various target devices including 8-bit and 16-bit microprocessors. Further, we expect that the results reported in this paper will become part of a reference book for advanced Montgomery multiplication methods for future researchers.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권4호
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• pp.51-57
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• 2003

통신망 및 그 이외의 네트워크 환경의 발전은 사회적으로 중요한 문제를 발생시켰다. 이러한 문제점 중 가장 중요한 것이 네트워크 보안 문제이다. 보안과 관련된 문제점들은 해킹, 크랙킹과 같은 방법으로 반 보안 분야를 확장시키며 발전되었다. 새로운 암호 알고리즘의 발달 없이 해커나 크래커로부터 데이터를 보호하기 위해서는 기존과 같이 키의 길이를 증대하거나 처리 데이터의 양을 증대시키는 방법 밖에는 없다. 본 논문에서는 공개키 암호 알고리즘의 몽고메리 승산부에서 처리속도를 감소시키기 위한 M3 알고리즘을 제안하였다. 매트릭스 함수 M(·)과 룩업테이블을 사용하는 제안된 M3 알고리즘은 몽고메리 승산부의 반복 연산부를 선택적으로 수행하게 된다. 이러한 결과로 변형된 반복 변환 부분은 기존 몽고메리 승산기에 비하여 30%의 처리율 향상을 가져왔다. 제안된 몽고메리 승산 M3 알고리즘은 캐리 생성부의 어레이 배열과 가변 길이 오퍼랜드 감소로 인한 병목 현상을 줄일 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 제안된 M3 알고리즘을 공개키 암호시스템의 대표적인 시스템인 RSA에 적용하여 M3-RSA를 설계하였으며 설계 및 모의실험은 Synopsys ver 1999.10을 사용하였다. M3 알고리즘은 기존 승산알고리즘에 비하여 30%의 처리속도 증가를 보임으로서 크랙 및 처리율 향상에 영향이 많은 공개키 암호시스템에 적합하리라 사료된다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (1)
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• pp.590-592
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• 2000

Operator-level optimization of a systolic array for Montgomery Modular Multiplication(MMM) algorithm is presented in thin paper. The proposed systolic array is faster than that of C.D. Walter by 40%. Compared with J.B. Shin et al.'s, it is 25% faster.

• 정보보호학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.135-146
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• 1999

공개 키 암호 시스템에서의 주 연산은 멱승 연산이며 이는 모듈라 곱셈의 반복으로 이루어져 있다. 본 논문에서는 고속 모듈라 곱셈을 위해 Montgomery 알고리듬에 기반한 선형 시스토릭 어레이 곱셈기를 제안하고 이를 설계하였다. 제안 곱셈기는 각 처리기 내부 구조를 간소화할 수 있어 기존 곱셈기에 비해 하드웨어 설계에 필요한 논리 게이트를 약 14%정도 줄일 수 있을 뿐만 아니라 모듈라 곱셈 속도를 약 20%정도 감소시킬 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.3-19
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• 2009

본 논문에서는 Montgomery ladder 방법을 확장한 효율적인 스칼라 곱셈 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법은 효율성을 높이기 위하여 스칼라를 ternary 또는 quaternary로 표현하고 아핀좌표계에서 Montgomery ladder 방법과 같이 x 좌표만을 이용하여 연산 가능하도록 하는 새로운 연산식을 적용한다. 그리고 단순전력분석에 안전하도록 Side-channel atomicity를 적용하였다. 또한 Montgomery trick을 사용하여 연산속도를 높였다. 재안하는 방법은 기존에 효율적으로 알려진 window method. comb method에 비해서 연산속도가 26% 이상 향상된다. 또한 이 방법들보다 저장공간을 적게 사용하는 장점도 가지고 있다.

• 한국전자거래학회지
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• 제11권2호
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• pp.1-11
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• 2006

본 논문에서는 멀티 쉬프팅 기법을 이용한 효율적인 유한체의 역수 연산 알고리즘을 제안하고 있다. 연산 알고리즘의 효율성은 사용하는 기저에 따라 영향이 있음이 많은 선행 연구를 통해 알려져 왔으며, 보편적으로 다항식 기저와 최적 다항식 기저를 사용하여 연구하였다. 본 연구에서는 몽고메리 알고리즘에 바탕을 둔 멀티비트 쉬프팅 기법을 수정하고 구현하였다. 역수 연산을 수행하기 위해 본 연구에서 사용한 기약 다항식타입은 AOP와 3항식 이며, 수행 결과 26%까지의 성능향상을 보였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 구현이 쉽고, 다양한 분야에서 응용이 가능하다.

• 한국산업정보학회:학술대회논문집
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• 한국산업정보학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.190-194
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• 2002

유한 필드 GF(2$^{m}$ ) 상에서의 곱셈은 Diffie-Hellman key exchange, EIGamal과 같은 공개키 암호시스템에서의 기본적인 연산이다. 본 논문에서 는 셀룰러 오토마타를 이용하여 GF(2$^{m}$ ) 상에서 몽고메리 곱셈을 m 클럭 사이클만에 처리하는 새로운 구조를 제시 하였다. 본 논문에서 제시된 몽고메리 곱셈기는 모듈러 지수기, 나눗셈기, 곱셈의 역원기등을 효율적으로 구현하는데 활용될 수 있다. 또한 셀룰러 오토마타는 간단하고도 규칙적이며, 모듈화 하기 쉽고 계층화 하기 쉬운 구조이므로 VLSI구현에도 효율적으로 활용될 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.1267-1275
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• 2017

NIST 표준에 정의된 이진체(binary field) 상의 233-비트 타원곡선을 지원하는 타원곡선 암호(elliptic curve cryptography; ECC) 프로세서를 설계하였다. 타원곡선 암호 시스템의 핵심 연산인 스칼라 점 곱셈을 수정형 Montgomery ladder 알고리듬을 이용하여 구현함으로써 단순 전력분석에 강인하도록 하였다. 점 덧셈과 점 두배 연산은 아핀(affine) 좌표계를 기반으로 유한체 $GF(2^{233})$ 상의 곱셈, 제곱, 나눗셈으로 구현하였으며, shift-and-add 방식의 곱셈기와 확장 유클리드 알고리듬을 이용한 나눗셈기를 적용함으로써 저면적으로 구현하였다. 설계된 ECC 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 49,271 GE로 구현되었고, 최대 345 MHz의 동작 주파수를 갖는다. 스칼라 점 곱셈에 490,699 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수에서 1.4 msec의 시간이 소요된다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.69-75
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• 2023

유한체 산술 연산은 현대 암호학(cryptography)과 오류 정정 부호(error correction codes) 등 다양한 응용에서 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 유한체상에서 몽고메리 곱셈 알고리즘을 사용한 효율적인 유한체 곱셈 알고리즘을 제안한다. 기존의 곱셈기들에서는 AND와 XOR 게이트를 사용하여 구현되었는데, 시간 및 공간 복잡도를 줄이기 위해서 NAND와 NOR 게이트를 사용하는 알고리즘을 제안하였다. 게다가 제안한 알고리즘을 기초로 적은 공간과 낮은 지연시간을 갖는 효율적인 세미-시스톨릭(semi-systolic) 유한체 곱셈기를 제안한다. 제안한 곱셈기는 기존의 곱셈기에 비해 낮은 공간-시간 복잡도(area-time complexity)를 가진다. 기존의 구조들과 비교하면, 제안한 유한체 곱셈기는 공간-시간 복잡도면에서 Chiou 등, Huang 등 및 Kim-Jeon의 곱셈기에 비해 약 71%, 66%, 33%가 감소되었다. 따라서 제안한 곱셈기는 VLSI 구현에 적합하며, 다양한 응용의 기본 구성 요소로 쉽게 적용될 수 있다.