JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.4
no.4
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pp.307-311
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2004
This paper presents an efficient architecture that optimizes the design of SEED S-box using composite field arithmetic. SEED is the Korean standard 128-bit block cipher algorithm developed by Korea Information Security Agency. The nonlinear function S-box is the most costly operation in terms. of size and power consumption, taking up more than 30% of the entire SEED circuit. Therefore the S-box design can become a crucial factor when implemented in systems where resources are limited such as smart cards. In this paper, we transform elements in $GF(2^8)$ to composite field $GF(((2^2)^2)^2)$ where more efficient computations can be implemented and transform the computed result back to $GF(2^8)$. This technique reduces the S-box portion to 15% and the entire SEED algorithm can be implemented at 8,700 gates using Samsung smart card CMOS technology.
본 논문에서는 미국 국립표준기술연구소 차세대 표준 암호 알고리듬으로 선정한 Rijndael 암호 알고리듬과 안정성과 성능에서 인정을 받은 Twofish 암호 알고리듬을 ALTERA FPGA를 사용하여 하드웨어로 구현한다. 두가지 알고리듬에 대해 키스케쥴링과 인터페이스를 하드웨어에 포함시켜 구현한다. 알고리듬의 효율적인 동작을 위해 키스케쥴링을 포함하면서도 구현된 회로의 크기가 크게 증가하지 않으며, 데이터의 암호/복호화 처리 속도가 향상됨을 알 수 있다. 주어진 128-비트 대칭키에 대하여, 구현된 Rijndael 암호 알고리듬은 11개의 클럭 만에 키스케쥴링을 완료하며, 구현된 Twofish 암호 알고리듬은 21개의 클럭 만에 키스케쥴링을 완료한다. 128-비트 입력 데이터가 주어졌을 때, Rijndael의 경우, 10개의 클럭 만에 주어진 데이터의 암호/복호화를 수행하고, Twofish는 16개의 클럭 만에 암호/복호화를 수행한다. 또한, Rijndael은 336.8Mbps의 데이터 처리속도를 보이고, Twofish는 121.2Mbps의 성능을 보임을 알 수 있다.
We propose a novel optical encryption scheme for cipher-feedback-block (CFB) mode, capable of encrypting two-dimensional (2D) page data with the use of two-step phase-shifting digital interferometry utilizing orthogonal polarization, in which the CFB algorithm is modified into an optical method to enhance security. The encryption is performed in the Fourier domain to record interferograms on charge-coupled devices (CCD)s with 256 quantized gray levels. A page of plaintext is encrypted into digital interferograms of ciphertexts, which are transmitted over a digital information network and then can be decrypted by digital computation according to the given CFB algorithm. The encryption key used in the decryption procedure and the plaintext are reconstructed by dual phase-shifting interferometry, providing high security in the cryptosystem. Also, each plaintext is sequentially encrypted using different encryption keys. The random-phase mask attached to the plaintext provides resistance against possible attacks. The feasibility and reliability of the proposed CFB method are verified and analyzed with numerical simulations.
As the use of Internet and information communication technology is being generalized, the SSL protocol is essential in Internet because the important data should be transferred securely. While the SSL protocol is designed to defend from active attack such as message forgery and message alteration, the cipher suite setting can be easily modified. If the attacker draw on a malfunction of the client system and modify the cipher suite setting to the symmetric key algorithm which has short key length, he should eavesdrop and cryptanalysis the encrypt data. In this paper, we examine the domestic web site whether they generate the security session in the symmetric key algorithm which has short key length and propose the solution of the cipher suite setting problem.
Feistel and SPN are the two main structures in designing a block cipher algorithm. Unlike Feistel, an SPN has an asymmetric structure in encryption and decryption. In this paper we propose an SPN algorithm which has a symmetric structure in encryption and decryption. The whole operations in our SPN algorithm are composed of the even numbers of N rounds where the first half of them, 1 to N/2, applies function and the last half of them, (N+1)/2 to N, employs inverse function. Symmetry layer is executed to create a symmetry block in between function layer and inverse function layer. AES encryption and decryption algorithm, whose safety is already proved, are exploited for function and inverse function, respectively. In order to be secure enough against the byte or word unit-based attacks, 32bit rotation and simple logical operations are performed in symmetry layer. Due to the simplicity of the proposed encryption and decryption algorithm in hardware configuration, the proposed algorithm is believed to construct a safe and efficient cipher in Smart Card and RFID environments where electronic chips are built in.
Lightweight ciphers are increasingly employed in cryptography because of the high demand for secure data transmission in wireless sensor network, embedded devices, and Internet of Things. The PRESENT algorithm as an ultralightweight block cipher provides better solution for secure hardware cryptography with low power consumption and minimum resource. This study generates the key using key rotation and substitution method, which contains key rotation, key switching, and binary-coded decimal-based key generation used in image encryption. The key rotation and substitution-based PRESENT architecture is proposed to increase security level for data stream and randomness in cipher through providing high resistance to attacks. Lookup table is used to design the key scheduling module, thus reducing the area of architecture. Field-programmable gate array (FPGA) performances are evaluated for the proposed and conventional methods. In Virtex 6 device, the proposed key rotation and substitution PRESENT architecture occupied 72 lookup tables, 65 flip flops, and 35 slices which are comparably less to the existing architecture.
Journal of Advanced Information Technology and Convergence
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v.9
no.2
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pp.115-123
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2019
White-box cryptography is an implementation technique in order to protect secret keys of cryptographic algorithms in the white-box attack model, which is the setting that an adversary has full access to the implementation of the cryptographic algorithm and full control over their execution. This concept was introduced in 2002 by Chow et al., and since then, there have been many proposals for secure implementations. While there have been many approaches to construct a secure white-box implementation for the ciphers with SPN structures, there was no notable result about the white-box implementation for the block ciphers with Feistel structure after white-box DES implementation was broken. In this paper, we propose a secure white-box implementation for a block cipher SEED with Feistel structure, which can prevent the previous known attacks for white-box implementations. Our proposal is simple and practical: it is performed by only 3,376 table lookups during each execution and the total size of tables is 762.5 KB.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.8
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pp.1946-1963
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2012
Hummingbird is a lightweight encryption and message authentication primitive published in RISC'09 and WLC'10. In FSE'11, Markku-Juhani O.Saarinen presented a differential divide-and-conquer method which has complexity upper bounded by $2^{64}$ operations and requires processing of few megabytes of chosen messages under two related nonces (IVs). The improved version, Hummingbird-2, was presented in RFIDSec 2011. Based on the idea of differential collision, this paper discovers some weaknesses of the round function WD16. Combining with the simple key loading algorithm, a related-key chosen-IV attack which can recover the full secret key is proposed. Under 15 pairs of related keys, the 128 bit initial key can be recovered, requiring $2^{27}$ chosen IV and the computational complexity is $O(2^{27})$. In average, the attack needs several minutes to recover the full 128-bit secret key on a PC. The experimental result corroborates our attack. The result shows that the Hummingbird-2 cipher can't resist related key attack.
This paper describes the hardware implementation of SPECK, a lightweight block cipher algorithm developed for the security of applications with limited resources such as IoT and wireless sensor networks. The block cipher SPECK crypto-core supports 8 block/key sizes, and the internal data-path was designed with 16-bit for small gate counts. The final round key to be used for decryption is pre-generated through the key initialization process and stored with the initial key, enabling the encryption/decryption for consecutive blocks. It was also designed to process round operations and key scheduling independently to increase throughput. The hardware operation of the SPECK crypto-core was validated through FPGA verification, and it was implemented with 1,503 slices on the Virtex-5 FPGA device, and the maximum operating frequency was estimated to be 98 MHz. When it was synthesized with a 180 nm process, the maximum operating frequency was estimated to be 163 MHz, and the estimated throughput was in the range of 154 ~ 238 Mbps depending on the block/key sizes.
Nguyen Huu Hoa;Dang Quach Gia Binh;Do Yeong Kim;Young Namgoong;Si Choon Noh
Convergence Security Journal
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v.22
no.3
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pp.33-39
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2022
Recently, cyberattacks on infrastructure have been continuously occurring with the starting of neutralizing the user authentication function of information systems. Accordingly, the vulnerabilities of system are increasing day by day, such as the increase in the vulnerabilities of the encryption system. In this paper, an alternative technique for the symmetric key algorithm has been developed in order to build the encryption algorithm that is not easy for beginners to understand and apply. Vigenere Cipher is a method of encrypting alphabetic text and it uses a simple form of polyalphabetic substitution. The encryption application system proposed in this study uses the simple form of polyalphabetic substitution method to present an application model that integrates the three steps of encryption table creation, encryption and decryption as a framework. The encryption of the original text is done using the Vigenère square or Vigenère table. When applying to the automatic generation of secret keys on the information system this model is expected that integrated authentication work, and analysis will be possible on target system. ubstitution alphabets[3].
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[게시일 2004년 10월 1일]
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