• 정보보호학회논문지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.243-252
• /
• 2023

NIST PQC 표준화 작업 Round 4에 올라 있던 유일한 아이소제니 기반 KEM 알고리즘인SIKE에대한효율적인 키 복구 공격이 발표됨에 따라, 이를 대체할 수 있는 키 교환 알고리즘인 CSIDH가 다시주목받고 있다. CSIDH는 현재까지 알려진 공격에 안전한 아이소제니 기반 키 교환 알고리즘으로, CRS 스킴을 현대화하여 효율적인 NIKE를 제공한다. 본 논문에서는 CSIDH-512를 ARM Cortex-M7에서 구현하고 three-level 하이브리드 몽고메리 감산을 적용하여 최적화한 성능을 측정한 뒤 그 결과 및 한계에 대해 서술하고 향후 연구방향을 제시한다. 이는 기존에 제시되지 않았던 32-bit 임베디드 기기에서의 CSIDH 구현으로, 향후 다양한 임베디드 환경에서CSIDH 및 파생 암호 알고리즘을 구현하는데 본 논문의 결과를 이용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제36권10C호
• /
• pp.614-620
• /
• 2011

현재 가장 많이 쓰이는 공개키 암호시스템 중 하나인 RSA는 매우 큰 합성수 N의 인수분해가 어렵다는 것에 기반을 두고 있다. 120자리보다 큰 합성수를 인수분해하는데 가장 효율적인 알고리즘으로 알려진 Number Field Sieve (NFS)는 법 N에 대하여 공통근을 갖는 두 다항식 선택한 후에, sieving, linear algebra, square root 단계를 차례대로 거친다. 최근의 많은 연구 결과에 따르면 다항식을 얼마나 적합하게 선택하느냐에 따라 sieving step에서의 복잡도가 크게 달라질 수 있다는 것이 알려져 있다. Sieving 다항식은 차수가 같은 두 다항식을 선택하는 것이 이상적이며 두 개의 2차 다항식을 선택하는 방법은 이미 Montgomery가 제시하였다. 이 논문에서는 5항 등 비수열 방법을 이용하여 두 개의 3차 다항식 선택방법을 제시하고자 한다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제13권5호
• /
• pp.169-177
• /
• 2003

본 논문에서는 DPA와 Goubin의 공격을 동시에 방어하도록 하는 타원곡선 스칼라 곱셈 알고리듬의 일반적인 조건을 제시하며, 제시된 조건을 만족하면 두 공격 모두를 방지할 수 있음을 보인다. 이러한 조건을 만족하는 것으로는 Ha-Moon의 재부호화 방법을 이용한 랜덤 스칼라 곱셈 알고리듬이 있음을 보이고, 또한 Ha-Moon의 재부호 방법을 변형하여 두 공격을 방지하는 새로운 재부호화 알고리듬을 제안한다. 효율성 면에서 제안하는 스칼라 곱셈 방식은 Izu-Takagi의 스칼라 곱셈방법(y-좌표를 계산하지 않고 Montgomery-ladder를 사용)과 비교될 만큼 효율적이다. 제안하는 스칼라 곱셈은 랜덤화된 사영좌표와 기저점 은닉(bsae point blinding) 또는 isogeny 함수를 결합한 방법보다 빠르다. 또한 Izu-Takagi의 경우 은닉 또는 isogeny 함수 방법을 이용하면 상당량의 시스템 파라미터를 EEPROM에 저장해야 하는 단점이 있지만 이것은 제안하는 스칼라 곱셈 방법에는 해당되지 않는다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
• /
• 제33권4호
• /
• pp.223-230
• /
• 2006

가산기를 이용하여 몽고메리 곱셈을 수행하는 모듈라 곱셈기를 구현하는 방법은 선택한 가산기의 종류에 따라 달라진다. 가산기로 CPA를 사용하는 경우는 캐리 전파 문제가 발생되며, CSA를 사용하는 경우는 최종 결과 보정이 요구된다. 다정도 CSA는 CSA와 CPA를 접목함으로써 이 두 문제를 동시에 해결한 방식이다. 본 논문에서는 기존의 다정도 CSA의 캐리 체인 구조를 변경함으로써, 하드웨어 자원과 수행시간을 동시에 감소시킨 새로운 방식을 제안하였다. 결과적으로, 모듈라 곱셈기를 반복 사용하여 큰 정수의 곱셈과 멱승을 수행하는 모듈을 기존의 방식보다 더 빠르고 더 작게 구현할 수 있다.

• 대한임베디드공학회논문지
• /
• 제14권6호
• /
• pp.313-319
• /
• 2019

Finite field operations have played an important role in error correcting codes and cryptosystems. Recently, the necessity of efficient computation processing is increasing for security in cyber physics systems. Therefore, efficient implementation of finite field arithmetics is more urgently needed. These operations include addition, multiplication, division and inversion. Addition is very simple and can be implemented with XOR operation. The others are somewhat more complicated than addition. Among these operations, multiplication is the most important, since time-consuming operations, such as exponentiation, division, and computing multiplicative inverse, can be performed through iterative multiplications. In this paper, we propose a multiplexer based parallel computation algorithm that performs Montgomery multiplication over finite field using redundant basis. Then we propose an efficient multiplexer based semi-systolic multiplier over finite field using redundant basis. The proposed multiplier has less area-time (AT) complexity than related multipliers. In detail, the AT complexity of the proposed multiplier is improved by approximately 19% and 65% compared to the multipliers of Kim-Han and Choi-Lee, respectively. Therefore, our multiplier is suitable for VLSI implementation and can be easily applied as the basic building block for various applications.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
• /
• 제26권9호
• /
• pp.1055-1063
• /
• 1999

공개키 암호화 시스템에서 주된 연산은 512비트 이상의 큰 수에 의한 모듈러 지수 연산으로 표현되며, 이 연산은 내부적으로 모듈러 곱셈을 반복적으로 수행함으로써 계산된다. 본 논문에서는 Montgomery 알고리즘을 분석하여 right-to-left 방식의 모듈러 지수 연산에서 공통으로 계산 가능한 부분을 이용하여 모듈러 제곱과 모듈러 곱셈을 동시에 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계한다. 설계된 시스톨릭 어레이는 VLSI 칩과 같은 하드웨어로 구현함으로써 IC 카드나 smart 카드에 이용될 수 있다.Abstract The main operation of the public-key cryptographic system is represented the modular exponentiation containing 512 or more bits and computed by performing the repetitive modular multiplications. In this paper, we analyze Montgomery algorithm and design the linear systolic array for performing modular multiplication and modular squaring simultaneously using the computable part in common in right-to-left modular exponentiation. The systolic array presented in this paper could be designed on VLSI hardware and used in IC and smart card.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
• /
• 제26권7호
• /
• pp.743-751
• /
• 1999

공개키 암호 시스템에서 모듈러 지수 연산은 주된 연산으로, 이 연산은 내부적으로 모듈러 곱셈을 반복적으로 수행함으로써 계산된다. 본 논문에서는 GF(2m)상에서 수행할 수 있는 Montgomery 알고리즘을 분석하여 right-to-left 방식의 모듈러 지수 연산에서 공통으로 계산 가능한 부분을 이용하여 모듈러 제곱과 모듈러 곱셈을 동시에 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계한다. 본 논문에서 설계한 시스톨릭 어레이는 기존의 곱셈기보다 모듈러 지수 연산시 약 0.67배 처리속도 향상을 가진다. 그리고, VLSI 칩과 같은 하드웨어로 구현함으로써 IC 카드에 이용될 수 있다.Abstract One of the main operations for the public key cryptographic system is the modular exponentiation, it is computed by performing the repetitive modular multiplications. In this paper, we analyze Montgomery's algorithm and design a linear systolic array to perform modular multiplication and modular squaring simultaneously. It is done by using common-multiplicand modular multiplication in the right-to-left modular exponentiation over GF(2m). The systolic array presented in this paper improves about 0.67 times than existing multipliers for performing the modular exponentiation. It could be designed on VLSI hardware and used in IC cards.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2002년도 하계종합학술대회 논문집(2)
• /
• pp.285-288
• /
• 2002

In this paper, a new structure of 1024-bit high-speed RSA cryptosystem has been proposed and implemented in hardware to increase the operation speed and enhance the variable-length operation in the plain text. The proposed algorithm applied a radix-4 Booth algorithm and CSA(Carry Save Adder) to the Montgomery algorithm for modular multiplication As the results from implementation, the clock period was approached to one delay of a full adder and the operation speed was 150MHz. The total amount of hardware was about 195k gates. The cryptosystem operates as the effective length of the inputted modulus number, which makes variable length encryption rather than the fixed-length one. Therefore, a high-speed variable-length RSA cryptosystem could be implemented.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -3
• /
• pp.1551-1554
• /
• 2002

In this paper, the hardware implementation of the RSA public-key cryptographic algorithm is presented. The RSA cryptographic algorithm is depends on the computation of repeated modular exponentials. The Montgomery algorithm is used and modified to reduce hardware resources and to achieve reasonable operating speed for smart card. An efficient architecture for modular multiplications based on the array multiplier is proposed. We have implemented a 10240it RSA cryptographic processor based on proposed scheme in IESA system developed for smart card emulating system. As a result, it is shown that proposed architecture contributes to small area and reasonable speed for smart cards.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제30권3C호
• /
• pp.176-184
• /
• 2005

본 논문에서는 디지털 컨텐츠 보호를 위해 표준으로 제정된 DTCP(Digital Transmission Contents Protection)용 타원 곡선 암호(ECC) 연산기의 구현에 대해 기술한다. 기존의 시스템이 유한체 GF(2/sup m/)를 사용하는 것과는 달리 DTCP에서는 소수체인 GF(p)에서 타원 곡선을 정의하여 인증 및 키 교환을 위해 ECC 암호 알고리즘을 사용하고 있다. 본 논문에서는 ECC 알고리즘의 핵심 연산인 GF(p) 상에서의 스칼라 곱셈 연산기를 구현하였으며, 이 중 가장 많은 시간과 자원을 필요로 하는 나눗셈 연산을 제거하기 위하여 투영 좌표 변환 방법을 이용하였다. 또한, 효율적인 모듈러 곱셈 연산을 위하여 몽고메리 알고리즘을 이용하였으며, 곱셈기의 처리 속도를 빠르게 하기 위해 CSA(Carry Save Adder)와 4-레벨의 CLA(Carry Lookahead Adder)를 사용하였다. 본 논문에서 설계한 스칼라 곱셈기는 삼성전자 0.18 un CMOS 라이브러리를 이용하여 합성하였을 경우 64,559 게이트의 크기에 최대 98 MHz까지 동작이 가능하며 이 때 데이터 처리속도는 29.6 kbps로 160-blt 프레임당 5.4 ms 걸린다. 본 성능은 실시간 환경에서 DTCP를 위한 디지털 서명, 암호화 및 복호화, 그리고 키 교환 등에 효율적으로 적용될 수 있다.