• 정보보호학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.37-47
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• 2004

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.

• 정보보호학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.27-35
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• 2011

무선 센서 네트워크(wireless sensor network)의 센서 노드는 특성상 전력 소모량, 전송 속도 및 도달 거리 등이 고려되어 설계되야 하며, 여러 형태의 공격(도청, 해킹, 가입자 비밀정보 유출, 서비스 도착상태 등)에 안전해야 한다. 최근 유럽연합의 eSTREAM 공모사업에서 소프트웨어 분야에 선정된 Rabbit 알고리듬은 ISO/IEC 18033-4 기술분야에 추가 선정되었으며 무선 센서 네트워크에 적용 가능한 스트림 암호이다. 이러한 Rabbit 알고리듬은 이론적 분석에 의해 부채널분석 공격에 대한 복잡도가 중간수준(medium)으로 평가됨에 따라, 본 논문에서는 Rabbit에 대한 전력분석 공격방법을 제안하고 실험을 통하여 검증하였다. 실험을 위해서 프로그래밍이 가능한 고성능 8비트 RISC 계열의 AVR 마이크로프로세서 (ATmega128 L)를 장착한 IEEE 802.15.4/ZigBee 보드에 전력분석 공격의 대응방법이 적용되지 않은 시스템을 구현하고, 해밍무게 모델을 적용한 전력분석 공격을 실시하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.548-555
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• 2022

본 논문은 타원곡선 디지털 서명 알고리듬 (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm; ECDSA)의 핵심 연산으로 사용되는 타원곡선 암호 (Elliptic Curve Cryptography; ECC)의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 설계된 ECC 프로세서는 NIST P-521 곡선 상의 8가지 연산 모드 (점 연산 4가지, 모듈러 연산 4가지)를 지원한다. 점 스칼라 곱셈 (PSM)에 필요한 연산량을 최소화하기 위해 5가지 PSM 알고리듬과 4가지 좌표계에 따른 연산 복잡도 분석을 토대로 radix-4 Booth 인코딩과 수정된 자코비안 좌표계를 적용하여 설계하였다. 모듈러 곱셈은 수정형 3-Way Toom-Cook 정수 곱셈과 수정형 고속 축약 알고리듬을 적용하여 구현되었다. 설계된 ECC 프로세서는 xczu7ev FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였다. 101,921개의 LUT와 18,357개의 플립플롭 그리고 101개의 DSP 블록이 사용되었고, 최대 동작주파수 45 MHz에서 초당 약 370번의 PSM 연산이 가능한 것으로 평가되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권7호
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• pp.1071-1077
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• 2022

타원곡선 암호 (elliptic curve cryptography; ECC) 기반의 공개키 기반구조 구현에 사용될 수 있는 보안 SoC(system-on-chip)를 설계하였다. 보안 SoC는 타원곡선 디지털 서명 알고리듬 (elliptic curve digital signature algorithm; ECDSA)용 하드웨어 가속기가 AXI4-Lite 버스를 통해 Cortex-A53 CPU와 인터페이스된 구조를 갖는다. ECDSA 하드웨어 가속기는 고성능 ECC 프로세서, SHA3 (secure hash algorithm 3) 해시 코어, 난수 생성기, 모듈러 곱셈기, BRAM (block random access memory), 그리고 제어 FSM (finite state machine)으로 구성되며, 최소의 CPU 제어로 ECDSA 서명 생성과 서명 검증을 고성능으로 연산할 수 있도록 설계되었다. 보안 SoC를 Zynq UltraScale+ MPSoC 디바이스에 구현하여 하드웨어-소프트웨어 통합 검증을 하였으며, 150 MHz 클록 주파수로 동작하여 초당 약 1,000번의 ECDSA 서명 생성 또는 서명 검증 연산 성능을 갖는 것으로 평가되었다. ECDSA 하드웨어 가속기는 74,630개의 LUT (look-up table)와 23,356개의 플립플롭, 32kb BRAM 그리고 36개의 DSP (digital signal processing) 블록의 하드웨어 자원이 사용되었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.87-92
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• 2020

IoT 네트워크 환경에서는 서버 등의 고성능 장치부터 각종 센서, 수동형 RFID 등 저사양 장치까지 다수의 여러 장치들이 연결되어 있다. 그렇기에 불법적인 공격에 노출되어 있으며 데이터를 암호화하여 통신을 수행하여야 한다. 암호화 알고리즘으로 대칭키, 공개키 암호화 및 해시 기법 등을 사용할 수 있으나 저성능 IoT 디바이스는 암호화 프로세스를 처리하기에는 적합하지 않는 하드웨어 성능을 가지고 있어 이러한 방법을 채택할 수 없는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 블록체인 시스템과 연동한 경량 상호 인증 프로토콜을 적용하여 IoT 환경에서 저성능 단말장치의 안전한 통신을 보장하는 인증 기법을 제안한다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제20권1호
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• pp.125-137
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• 2009

스마트카드는 작은 크기의 마이크로 컴퓨터칩을 내장하고 있다. 이 칩은 프로세서, RAM, ROM, 클럭, 버스 그리고 암호전용 코프로세서 등을 포함하고 있다. 따라서 이 칩은 RFID 태그와 비교해서 가격이 비싸고, 복잡하지만 안전한 칩이다. 스마트카드의 주요 응용분야는 전자뱅킹이나 안전한 통신 관련 분야이다. 자바카드는 개방형 플랫폼 중 가장 널리 사용되는데 그 이유는 자바카드의 보안성, 플랫폼 독립성, 그리고 빠른 개발 싸이클 때문이다. 하지만 자바카드는 실행속도가 느리기 때문에 자바 카드의 성능개선은 중요한 연구 분야가 되어왔다. 본 논문에서는 효과적인 트랜잭션버퍼 관리 방법을 제안하여 자바카드의 성능을 개선시켰으며 실험을 통하여 그 성능을 입증하였다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제17A권6호
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• pp.275-280
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• 2010

본 논문에서는 Cell BE 프로세서를 사용한 효율적인 병렬 블록 암호화 알고리즘을 제시한다. 제안하는 알고리즘은, 이종 프로세서인 Cell BE의 특성을 효율적으로 활용하기 위하여 PPE와 SPE에 서로 다른 부호화/복호화 방식을 적용하여 그 성능을 개선하였다. 본 논문에 제시된 구현 방식을 바탕으로 검증된 결과에 따르면, 제안하는 알고리즘은 고성능 네트워크 시스템을 지원할 수 있는 2.59Gbps의 성능을 보여준다. 이는, 다른 다중 코어 프로세서의 병렬 구현 방식과 비교할 때, 1.34배 증가된 성능의 부호화/복호화 속도를 제공한다.

• 방송공학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.374-387
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• 2012

본 논문에서는 이산 웨이블릿 패킷 변환을 이용하여 디지털 홀로그램의 중요 성분을 추적하고 암호화하는 알고리즘을 위한 하드웨어를 구현하였다. 웨이블릿 변환과 부대역의 패킷화를 이용한 암호화 방법을 이용하고, 적용된 암호화 기법은 웨이블릿 변환의 레벨과 에너지 값을 선택함으로써 다양한 강도로 암호화가 가능하다. 디지털 홀로그램의 암호화는 크게 두 부분으로 구성되는데 첫 번째는 웨이블릿 변환을 수행하는 것이고, 두 번째는 암호화를 수행하는 것이다. 고속의 웨이블릿 변환을 하드웨어로 구현하기 위해서 리프팅 기반의 하드웨어 구조를 제안하고, 다양한 암호화를 수행하기 위해서는 다중모드를 가지는 블록암호시스템의 구조를 제안한다. 동일한 구조의 반복적인 연산을 통해서 수행되는 리프팅의 특성을 이용하여 단위 연산을 수행할 수 있는 셀을 제안하고 이를 확장하여 전체 리프팅 하드웨어를 구성하였다. 블록 암호시스템의 구성을 위해서 AES, SEED, 그리고 3DES의 블록암호화 알고리즘을 사용하였고 데이터를 최소의 대기시간(최소 128클록, 최대 256클록)만을 가지면서 실시간으로 데이터를 암호화 혹은 복호화시킬 수 있다. 디지털 홀로그램은 전체 데이터 중에서 단지 0.032%의 데이터만을 암호화되더라도 객체를 분간할 수 없었다. 또한 구현된 하드웨어는 $0.25{\mu}m$ CMOS 공정에서 약 20만 게이트의 자원을 사용하였고, 타이밍 시뮬레이션 결과에서 살펴볼 때 약 165MHz의 클록속도에서 안정적으로 동작할 수 있었다.