An Efficient Hardware Implementation of ARIA Block Cipher Algorithm

블록암호 알고리듬 ARIA의 효율적인 하드웨어 구현

This paper describes an efficient implementation of ARIA crypto algorithm which is a KS (Korea Standards) block cipher algorithm. The ARIA crypto-processor supports three master key lengths of 128/192/256-bit specified in the standard. To reduce hardware complexity, a hardware sharing is employed, which shares round function in encryption/decryption module with key initialization module. It reduces about 20% of gate counts when compared with straightforward implementation. The ARIA crypto-processor is verified by FPGA implementation, and synthesized with a 0.13-${\mu}m$ CMOS cell library. It has 33,218 gates and the estimated throughput is about 640 Mbps at 100 MHz.

본 논문에서는 국내 표준(KS)으로 제정된 블록암호 알고리듬 ARIA의 효율적인 하드웨어 구현을 제안한다. 제안된 ARIA 암 복호 프로세서는 표준에 제시된 세 가지 마스터 키 길이 128/192/256-비트를 모두 지원하도록 설계되었으며, 회로의 크기를 줄이기 위해 키 확장 초기화 과정과 암 복호 과정에 사용되는 라운드 함수가 공유되도록 설계를 최적화 하였으며, 이를 통해 게이트 수를 약 20% 감소시켰다. 설계된 ARIA 암 복호 프로세서를 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, 0.13-${\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 33,218 게이트로 구현되어 640 Mbps@100 MHz의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.