Implementation of a High Performance SEED Processor for Smart Card Applications

The security of personal informations has been an important issue since the field of smart card applications has been expanded explosively. The security of smart card is based on cryptographic algorithms, which are highly required to be implemented into hardware for higher speed and stronger security. In this paper, a SEED cryptographic processor is designed by employing one round key generation block which generates 16 round keys without key registers and one round function block which is used iteratively. Both the round key generation block and the F function are using only one G function block with one 5${\times}$l MUX sequentially instead of 5 G function blocks. The proposed SEED processor has been implemented such that each round operation is divided into seven sub-rounds and each sub-round is executed per clock. Functional simulation of the proposed cryptographic processor has been executed using the test vectors which are offered by Korea Information Security Agency. In addition, we have evaluated the proposed SEED processor by executing VHDL synthesis and FPGA board test. The die area of the proposed SEED processor decreases up to approximately 40% compared with the conventional processor.

스마트카드용 고성능 SEED 프로세서의 구현

스마트카드의 응용 분야가 점차 확대됨에 따라 개인 정보에 대한 보안을 어떻게 유지할 것인가의 문제가 최근 가장 큰 이슈가 되고 있다. 스마트카드의 보안 기술은 암호 알고리즘을 이용한다. 빠른 속도의 암호화와 보다 안전한 암호화 처리를 위해 암호 알고리즘의 하드웨어화가 절실히 요구되고 있다. 본 논문에서는 스마트카드 칩 설계 시 가장 중요하게 고려되어야 할 칩 면적을 최소화하기 위하여 라운드 키 레지스터를 사용하지 않는 라운드 키 생성 블록과 한 개의 라운드 함수 블록을 반복 사용하는 구조를 이용하였다. SEED의 F함수와 라운드 키 생성에 사용되는 총 5개의 G 함수를 1개의 G함수로 구현하여 순차적으로 이용하도록 하였다. 따라서 본 논문에서 제안한 SEED 프로세서는 1라운드의 동작을 7개의 부분 라운드로 나누고, 클럭마다 하나의 부분라운드를 수행하는 구조를 갖는다. 제안한 SEED 프로세서는 기능적 시뮬레이션을 통해 한국정보보호진흥원에서 제공한 테스트 벡터와 동일한 결과를 출력됨을 확인하였으며, 합성 및 FPGA 테스트 보드를 이용하여 기존 SEED 프로세서와의 성능을 비교한 결과 면적이 최대 40% 감소하였음을 알 수 있었다.