• ETRI Journal
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• 제42권4호
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• pp.518-526
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• 2020

This paper presents an efficient hardware random-number generator based on a beta source. The proposed generator counts the values of "0" and "1" and provides a method to distinguish between pseudo-random and true random numbers by comparing them using simple cumulative operations. The random-number generator produces labeled data indicating whether the count value is a pseudo- or true random number according to its bit value based on the generated labeling data. The proposed method is verified using a system based on Verilog RTL coding and LabVIEW for hardware implementation. The generated random numbers were tested according to the NIST SP 800-22 and SP 800-90B standards, and they satisfied the test items specified in the standard. Furthermore, the hardware is efficient and can be used for security, artificial intelligence, and Internet of Things applications in real time.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.71-77
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• 2020

본 논문에서 우리는 PingPong256은 LFSR과 가변클록을 결합하여 불규칙한 PRNG를 생성하고 이를 이미지 암호화에 활용하는 방법을 제안한다. PingPong256은 2개의 LFSR을 기반으로 긴 주기가 보장되며, 가변클록은 서로 다른 LFSR의 상태를 참조하여 1회 동작시 임의의 클록만큼 동작한 결과를 출력하는 구조이다. 가변클록은 시간이 경과함에 따라 선택지가 증가하기 때문에 임의의 시간에 출력을 예측하기 어렵다는 특성으로 나타난다. PingPong256은 LFSR과 가변클록과 하드웨어 및 소프트웨어 구현의 편리함이라는 장점 및 민감성과 불규칙한 주기라는 장점을 결합한 것이다. 또한 NIST SP800-22를 사용하여 통계적 안전성을 검증하고 제안 된 방법의 안전성을 확인하고 NPCR 및 UACI를 사용하여 이미지 변화의 감도를 테스트 하였습니다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 춘계학술발표논문집 1부
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• pp.169-171
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• 2010

본 논문에서는 하드웨어 잡음원의 난수성에 대한 검증 기준과 관련하여, NIST SP800-22, AIS-31, Crypto-X, FIPS 표준을 기준으로 비교분석하였다.

• 융합보안논문지
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• 제20권2호
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• pp.69-76
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• 2020

블록체인 2.0은 프로그래밍 가능한 스마트계약을 사용하여 다양한 DApp(Distributed Application) 개발을 지원한다. 하지만 스마트계약이 동작하는 환경은 블록 높이, 블록 해쉬, 트랜잭션 해쉬 등 결정된 데이터만 접근할 수 있어서 블록체인 기반 복권, 배팅, 키 생성 등 난수를 필요로 하는 응용은 블록체인 외부에서 데이터를 가져 올 수 있는 오라클 서비스를 이용해야 한다. 본 논문에서는 난수 생성 오라클 서비스를 개발하였다. 또한 난수 생성을 위해 비정형 빅데이터를 entropy source로 사용하였다. 이렇게 생성된 난수를 NIST SP800-22 난수 테스트하여 난수로 사용할 수 있음을 확인하였다. 또한, 물리적 세계를 entropy source로 사용하는 기존의 진성난수 생성기에 비해서 비용측면에서 유리함을 설명한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.543-549
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• 2020

산업의 발전과 인터넷의 발전으로 보안의 중요성이 증가하면서 암호화에 필수적인 요소인 암호화 키의 생성에 사용되는 난수 발생기의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 외부 공격으로부터 안전한 고성능의 암호화 키를 생성하기 위해서는 예측하기 어려운 품질 좋은 난수 발생기가 필수적이다. 일반적으로 사용되는 의사 난수 발생기는 충분한 성능의 난수를 발생하기 위해서 많은 양의 하드웨어 리소스가 요구됨에도 외부에서 암호화 키를 외부에서 알아낼 가능성이 존재한다. 그러므로, 다양한 잡음을 통해 난수를 발생시켜 외부에서 예측 불가능하며 품질 좋은 진 난수 발생기에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 논문은 진 난수 생성기술로 대표적인 준안정성 및 발진기를 통한 진 난수 발생기의 최신구조가 랜덤소스를 생성하는 방식을 조사 및 비교한다. 또한, NIST에서 제공하는 난수 검증용 도구인 SP 800-22 테스트를 통해 발진기 기반 진 난수 발생기 성능을 검증한 자료를 분석한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.52-58
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• 2020

정보보안 응용을 위한 참난수 발생기(true random number generator; TRNG)의 하드웨어적 구현에 대하여 기술한다. 셀룰러 오토마타에 무작위 천이규칙을 도입하고, 매 시간단계마다 다른 천이규칙이 적용되는 새로운 방법을 제안하였다. 설계된 참난수 발생기를 Spartan-6 FPGA 소자에 구현하고, 100 MHz 동작 주파수에서 난수 생성동작을 검증하였다. FPGA 소자에 구현된 참난수 발생기로부터 2×10⁷ 비트의 난수 데이터를 추출하여 NIST SP 800-22 테스트를 통해 생성된 난수 데이터의 무작위 성능을 검증하였으며, 15개의 테스트 항목 모두 기준을 충족하는 것으로 확인되었다. 본 논문의 참난수 발생기는 Spartan-6 FPGA 소자의 139 슬라이스로 구현되었고, 100 MHz 동작 주파수에서 600 Mbps의 참난수 생성 성능을 갖는다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.268-275
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• 2020

정보보안 응용에 적합한 self-timed 링 (ring) 기반 TRNG (true random number generator)의 경량 하드웨어 설계에 관해 기술한다. TRNG의 하드웨어 복잡도를 줄이기 위해 피드백 구조의 엔트로피 추출기를 제안하였으며, 이를 통해 링 스테이지 수를 최소화 하였다. 본 논문의 FSTR-TRNG는 동작 주파수와 엔트로피 추출 회로를 고려하여 링 스테이지 수가 11의 배수가 되도록 결정되었으며, 링 발진기가 등간격 모드로 진동할 수 있도록 토큰 (token)과 버블(bubble) 개수의 비를 결정하였다. FSTR-TRNG는 FPGA 디바이스에 구현하여 난수 생성 동작을 검증하였다. Spartan-6 FPGA 디바이스에 구현된 FSTR-TRNG로부터 2,000만 비트의 데이터를 추출하여 NIST SP 800-22에 규정된 통계학적 무작위성 테스트를 수행한 결과, 15개의 테스트가 모두 기준을 만족하는 것으로 확인되었다. Spartan-6 FPGA 디바이스로 합성한 FSTR-TRNG는 46 슬라이스로 구현이 되었으며, 180 nm CMOS 표준셀로 합성하는 경우에는 약 2,500 등가 게이트로 구현되었다.