Analysis of Latency and Computation Cost for AES-based Whitebox Cryptography Technique

AES 기반 화이트박스 암호 기법의 지연 시간과 연산량 분석

Whitebox encryption technique is a method of preventing exposure of encryption keys by mixing encryption key information with a software-based encryption algorithm. Whitebox encryption technique is attracting attention as a technology that replaces conventional hardware-based security encryption techniques by making it difficult to infer confidential data and keys by accessing memory with unauthorized reverse engineering analysis. However, in the encryption and decryption process, a large lookup table is used to hide computational results and encryption keys, resulting in a problem of slow encryption and increased memory size. In particular, it is difficult to apply whitebox cryptography to low-cost, low-power, and light-weight Internet of Things products due to limited memory space and battery capacity. In addition, in a network environment that requires real-time service support, the response delay time increases due to the encryption/decryption speed of the whitebox encryption, resulting in deterioration of communication efficiency. Therefore, in this paper, we analyze whether the AES-based whitebox(WBC-AES) proposed by S.Chow can satisfy the speed and memory requirements based on the experimental results.

화이트박스 암호 기법은 암호 키 정보를 소프트웨어 기반 암호화 알고리즘에 섞어 암호 키의 노출을 막는 방식이다. 화이트박스 암호 기법은 허가되지 않은 역공학 분석으로 메모리에 접근하여 기밀 데이터와 키를 유추하기 어렵게 만들어서 종래의 하드웨어 기반의 보안 암호화 기법을 대체하는 기술로 주목받고 있다. 하지만, 암복호화 과정에서 연산 결과와 암호 키를 숨기기 위해 크기가 큰 룩업테이블을 사용하기 때문에 암복호 속도가 느리고, 메모리 사이즈가 커지는 문제가 발생한다. 특히 최근 저가, 저전력, 경량의 사물인터넷 제품들은 제한된 메모리 공간과 배터리 용량 때문에 화이트박스 암호을 적용하기 어렵다. 또한, 실시간 서비스를 지원해야 하는 네트워크 환경에서는 화이트박스 암호의 암복호화 속도로 인해 응답 지연 시간이 증가하여 통신 효율이 열화된다. 따라서 본 논문에서는 S.Chow가 제안한 AES 기반 화이트박스(WBC-AES)를 사용하여 속도와 메모리 요구조건을 만족할 수 있는지 실험 결과를 토대로 분석한다.