• Journal of Information Science Theory and Practice
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• 제10권spc호
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• pp.123-134
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• 2022

Existing network cryptography systems are threatened by recent developments in quantum computing. For example, the Shor algorithm, which can be run on a quantum computer, is capable of overriding public key-based network cryptography systems in a short time. Therefore, research on new cryptography systems is actively being conducted. The most powerful cryptography systems are quantum key distribution (QKD) and post quantum cryptograph (PQC) systems; in this study, a network based on both QKD and PQC is proposed, along with a quantum key management system (QKMS) and a Q-controller to efficiently operate the network. The proposed quantum cryptography communication network uses QKD as its backbone, and replaces QKD with PQC at the user end to overcome the shortcomings of QKD. This paper presents the functional requirements of QKMS and Q-Controller, which can be utilized to perform efficient network resource management.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.1329-1342
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• 2018

최근 양자 컴퓨터에 대한 개발이 활발히 진행되면서, 기존에 널리 사용되고 있는 RSA와 타원곡선 암호 알고리즘의 안전성에 대한 문제가 제기되고 있다. 이에 대응하기 위하여 미국 표준기술연구원(NIST)은 양자 컴퓨팅 환경에서도 안전한 공개키 암호 기법에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. 대표적인 포스트 양자 암호(post-quantum cryptography, PQC) 기법으로는 격자기반 암호(lattice-based cryptography)가 있으며, NIST의 PQC 표준화 공모에도 다양한 격자기반 암호 기법들이 제안되었다. 이 중 EMBLEM은 기존의 LWE (learning with errors) 가정을 기반으로 하여 설계된 암호 기법들과는 달리, 더 직관적이고 효율적으로 암/복호화가 가능한 새로운 다중 비트 암호화 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 LWR(learning with rounding) 가정을 추가적으로 사용하여 더 효율적으로 동작하는 다중 비트 암호화 기법을 제안한다. 그리고 제안하는 기법의 안전성을 증명하고, EMBLEM 및 R.EMBLEM과의 비교를 통해 효율성을 분석한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.25-31
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• 2019

Along with the recent advances in quantum computers, it is anticipated that cryptographic attacks using them will make it insecure to use existing public key algorithms such as RSA and ECC. Currently, a lot of researches are underway to replace them by devising PQC (Post Quantum Cryptography) schemes. In this paper, we propose a performance enhancement method for Lizard implementation which is one of NIST PQC standardization submission. The proposed method is able to improve the performance by 7 ~ 25% for its algorithms compared to the implementation in the submission through the techniques of various implementation aspects. This study hopes that Lizard will become more competitive as a candidate for PQC standardization.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.533-544
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• 2021

양자적 특성을 활용한 Shor 알고리즘은 인수분해 및 이산대수 문제를 효율적으로 풀 수 있다. 이로 인해 RSA, 타원곡선(ECC: Elliptic Curve Cryptography) 등 인수분해와 이산대수 문제의 어려움에 기반하고 있는 기존 공개키 암호 시스템이 위협받고 있다. 이에 미국 국립표준기술연구소(NIST)에서는 양자 컴퓨터의 강력한 연산 능력에도 안전한 새로운 공개키 암호 체계의 표준인 양자 내성 암호(PQC: Post Quantum Cryptography)를 선정하는 공모를 진행하고 있다. 양자 내성 암호 후보군 중 다변수 이차식 기반 서명 기법은 짧은 서명 길이와 빠른 서명 및 검증으로 인해 사물인터넷(IoT) 등 제한된 자원을 갖는 기기에 적합하다. 이에 본 논문에서는 다변수 이차식 기반 서명 중 유일하게 3 라운드까지 최종 선정된 Rainbow에 대한 클래식 공격 기법과 양자적 특성을 이용한 공격 기법들을 분석하고, 현재 3라운드에 제시된 레인보우 파라미터에 대한 공격 복잡도를 계산하여 양자 내성 암호표준화 후보 알고리즘인 레인보우 서명기법이 제공하는 보안 강도를 분석한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.481-496
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• 2021

대규모 양자컴퓨팅 기술의 실현을 앞둔 현재 공개키 암호 시스템을 양자내성을 가진 암호 시스템으로 전환하는 것은 필수적이다. 미국 국립표준기술연구소 NIST는 양자내성암호(Post-Quantum Cryptography, PQC)를 표준화하기 위한 공모사업을 추진하고 있으며 인터넷 통신 보안에 주로 사용되는 TLS(Transport Layer Security) 프로토콜에 이러한 양자내성암호를 적용하기 위한 차원의 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 병렬화된 양자내성암호 NTRU를 활용하여 TLS 상에서 서버와 다수의 사용자가 세션키를 공유하기 위한 키 교환(key exchange) 시나리오를 제시한다. 또한, GPU를 이용하여 NTRU를 병렬화 및 연산을 고속화하는 방법을 제시하고 서버가 대규모 데이터를 처리해야 하는 환경에서 그 효율성을 분석한다.

• Journal of Web Engineering
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• 제21권5호
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• pp.1377-1418
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• 2022

As it has been recently proven that the public key-based RSA algorithms that are currently used in encryption can be unlocked by Shor's algorithm of quantum computers in a short time, conventional security systems are facing new threats, and accordingly, studies have been actively conducted on new security systems. They are classified into two typical methods: Post Quantum Cryptography (PQC) and Quantum Key Distribution (QKD). PQC aims to design conventional cryptography systems in a more robust way so that they will not be decrypted by a quantum computer in a short time whereas QKD aims to make data tapping and interception physically impossible by using quantum mechanical characteristics. In this paper, we design a quantum key management system, which is most crucial for constructing a QKD network and analyze the design requirements to apply them to Korea Research Environment Open NETwork (KREONET). The quantum key management system not only manages the lifecycle, such as storage, management, derivation, allocation, and deletion of the symmetric key generated in QKD but also enables many-to-many communication in QKD communication based on the key relay function and P2P communication to overcome the limitation of distance, which is a disadvantage of QKD. We have validated the designed quantum key management system through simulations to supplement the parts that were not considered during the initial design.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.709-719
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• 2023

최근 양자컴퓨터를 이용한 공격에 안전한 양자내성암호(Post-Quantum Cryptography, PQC)에 대한 연구 및 표준화가 국내외로 활발히 진행되고 있다. 2022년 국내 양자내성암호 표준화 공모인 KpqC 공모전이 시작되었고, 총 16종의 양자내성암호 표준 후보 알고리즘이 제출되어 1라운드 진행 중이다. 본 고에서는 KpqC 공모전 1라운드 후보인 격자 기반 키 캡슐화 알고리즘 TiGER에 대해 Alexander May의 Meet-LWE 공격을 적용하여 구체적인 공격 복잡도를 분석하였다. TiGER의 제안된 파라미터에 대해 Meet-LWE 공격을 적용한 계산 결과, 192-bit 양자 안전성을 목표로 제안된 TiGER192 파라미터가 실제로 170-bit의 classical 안전성을 가진다는 것을 보였다. 또한, 본 고에서는 Meet-LWE 공격에 대한 안전성을 높이기 위한 파라미터 설정 방법을 제언한다.

• 융합보안논문지
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• 제24권2호
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• pp.71-78
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• 2024

양자 컴퓨팅의 급속한 발전으로 현재의 공개키 암호화 방식이 취약해지자, 미국의 국립표준기술연구소(NIST)는 양자컴퓨터 공격에 대응할 수 있는 새로운 암호화 표준을 개발하기 위한 Post-Quantum Cryptography(PQC) 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트는 전 세계 연구자들이 제안한 다양한 암호 알고리즘들을 검토하고 평가하는 과정을 포함한다. 초기에 선택된 양자 저항성 암호화 알고리즘은 격자와 해시 함수를 기반으로 개발됐다. 현재는 BIKE, Classic McEliece, HQC 등 다양한 기술적 접근 방식을 제공하는 알고리즘들이 네 번째 라운드에 검토 중이다. CRYSTALS-KYBER, CRYSTALS-Dilithium, FALCON, SPHINCS+는 세 번째 라운드에서 표준화 대상으로 선정됐다. 2024년에는 네 번째 라운드에서 선정된 알고리즘들과 현재 평가 중인 알고리즘들에 대한 최종 결정이 내려질 예정이다. 양자 컴퓨팅 시대를 대비해 공개 키 암호 시스템의 보안을 강화하는 중요한 단계로, 미래의 디지털 통신 시스템을 위협으로부터 보호하는 데 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 본 논문에서는 양자 내성 암호 알고리즘의 보안성과 효율성을 분석하여 그 동향을 제시한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권7호
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• pp.2919-2937
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• 2020

Post-Quantum Cryptography (PQC) is rapidly developing as a stable and reliable quantum-resistant form of cryptography, throughout the industry. Similarly to existing cryptography, however, it does not prevent a third-party from using the secret key when third party obtains the secret key by deception, unauthorized sharing, or unauthorized proxying. The most effective alternative to preventing such illegal use is the utilization of biometrics during the generation of the secret key. In this paper, we propose a biometric-based secret key generation scheme for multivariate quadratic signature schemes, such as Rainbow. This prevents the secret key from being used by an unauthorized third party through biometric recognition. It also generates a shorter secret key by applying Principal Component Analysis (PCA)-based Confidence Interval Analysis (CIA) as a feature extraction method. This scheme's optimized implementation performed well at high speeds.

• 정보보호학회지
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• 제33권3호
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• pp.15-26
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• 2023

쇼어 알고리즘으로 기존의 공개키 암호 시스템이 무력화될 수 있음이 밝혀지면서 양자 컴퓨팅 환경에서도 안전한 격자기반 PQC(Post Quantum Cryptography)가 대두되고 있다. FALCON은 NIST PQC 공모전 표준 후보로 최종 선정된 기법으로 fast fourier 트랩도어 샘플러(trapdoor sampler)를 이용한 hash-and-sign 구조의 격자 기반 서명이다. FALCON은 공개키와 서명의 크기가 작고 안전성이 높지만, 구현이 어렵고 빠르지 않다. KpqC(Korea PQC) 공모전에 제출된 Peregrine과 SOLMAE는 FALCON의 샘플링 방식을 바꾸어 효율성을 개선하였으나, 그로 인해 안전성 손실이 발생한다. 본 논문에서는 Peregrine과 SOLMAE를 분석하고 FALCON과 함께 비교하며 한계점과 향후 개선할 부분에 대해서 제시한다.