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PQ-DPoL 에 대한 양자 내성 전자서명 벤치마킹 (Benchmarking of Post Quantum Digital Signature for PQ-DPoL)

  • 강예준;김원웅;김현지;장경배;서화정
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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    • pp.252-256
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    • 2023
  • 쇼어 알고리즘을 실행할 수 있는 양자 컴퓨터의 발전으로 인해 기존 ECC(Elliptic Curve Cryptography)를 사용하던 블록체인이 PQC(Post Quantum Cryptography)로의 전환을 고려하고 있다. 하지만 PQC 는 기존 암호에 비해 큰 사이즈, 느린 서명/검증 속도 등과 같은 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 우리가 WISA'23 에서 새롭게 제안한 PQ-DPoL 합의 알고리즘에 NIST(National Institute of Standards and Technology)가 선정한 Crystal-Dilithium, Falcon 그리고 Sphincs+를 적용하여 비교 분석하였다. 실험 결과에 따르면, 매우 큰 서명 크기를 가지고 있기 때문에 블록에 담기는 트랜잭션의 수가 감소하므로 Sphincs+의 성능이 가장 떨어짐을 확인하였다. 또한 Dilithium 은 Falcon 과 비슷한 성능을 보여주었다. 그 중에서도 Falcon 이 가장 우수한 성능을 보여주었다. 이는 Falcon 의 공개키와 서명의 크기가 다른 알고리즘에 비해 작기 때문이다. 따라서 양자내성을 갖는 블록체인에는 Falcon 512 알고리즘이 가장 적합할 것으로 생각된다. 그러나 블록체인의 속도와 보안 강도는 Trade-off 관계이므로 보안성을 중요시하는 블록체인 네트워크에서는 Sphincs+가 적합할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 블록체인 네트워크의 상황과 목적에 따라 적절한 알고리즘을 사용해야 될 것으로 생각된다.

224-비트 소수체 타원곡선을 지원하는 공개키 암호 프로세서의 저면적 구현 (A small-area implementation of public-key cryptographic processor for 224-bit elliptic curves over prime field)

  • 박병관;신경욱
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제21권6호
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    • pp.1083-1091
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    • 2017
  • NIST 표준에 정의된 소수체(prime field) GF(p) 상의 224-비트 타원곡선을 지원하는 타원곡선 암호 프로세서를 설계하였다. 타원곡선 암호의 핵심 연산인 스칼라 점 곱셈을 수정형 Montgomery ladder 알고리듬을 이용하여 구현하였다. 점 덧셈과 점 두배 연산은 투영(projective) 좌표계를 이용하여 연산량이 많은 나눗셈 연산을 제거하였으며, 소수체 상의 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 제곱 연산만으로 구현하였다. 스칼라 점 곱셈의 최종 결과값은 다시 아핀(affine) 좌표계로 변환되어 출력하며, 이때 사용되는 역원 연산은 Fermat's little theorem을 이용하여 구현하였다. 설계된 ECC 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 10 MHz의 동작 주파수에서 2.7-Kbit RAM과 27,739 GE로 구현되었고, 최대 71 MHz의 동작 주파수를 갖는다. 스칼라 점 곱셈에 1,326,985 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수에서 18.7 msec의 시간이 소요된다.

카 쉐어링 클라우드 환경에서 최적화된 바이오 정보 기반 보안 기법 설계 (Design of Secure Scheme based on Bio-information Optimized for Car-sharing Cloud)

  • 이광형;박상현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권11호
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    • pp.469-478
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    • 2019
  • 카 쉐어링 서비스는 경제위기 이후 실용적 소비패턴 의식의 확산과 환경의식의 고취, 스마트폰 확산을 통한 서비스 이용 편의성이 증가됨으로 인해 새로운 대중교통으로 자리매김을 하고 있다. 시장이 발전하고 많은 사람들이 이용하고 있지만 그에 대한 보안은 확실히 이뤄지지 않고 있다. 차를 이용하기 위해선 단지 ID와 PW로 로그인만 하게 되면 차량을 렌트하고 제어할 수 있어 피해가 예상된다. 본 논문에서 제안하는 프로토콜은 지문정보를 이용하여 카 빅데이터가 등록되어 있는 다양한 Service Provider Cloud을 브로커를 통해 사용자에게 최적화된 서비스와 간편하고 강력한 인증을 제공하고자 한다. 제안한 기법을 이용하면 바이오정보의 노출을 줄일 수 있고, 하나의 브로커를 통해 다수의 Service Provider Cloud로부터 서비스를 받을 수 있다. 또한 기존 카쉐어링 플랫폼 대비 모바일 디바이스에서 공개키 연산 및 세션키 저장량을 20% 가량 낮췄고, 간편하고 강력한 인증을 제공하고 보안채널을 구성하기 때문에 안전한 통신을 할 수 있다. 향후 카쉐어링 서비스 클라우드 환경에서 본 논문에서 제안한 기법을 통해 안전한 통신과 사용자의 편의성을 증대 시키기를 기대한다.

실시간 상호인증 지원을 위한 무선랜 보안시스템에 관한 연구 (A Study of Wireless LAN Cryptosystem for Supporting Realtime Mutual Authentication)

  • 이상렬
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제10권5호
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    • pp.161-170
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    • 2005
  • 인증서의 유효성을 검증하기 위해 CRL(Certificate Revocation List)dmf 이용할 경우 시간차 문제 때문에 실시간으로 그 유효성을 검증할 수 없으며 OCSP(Online Certificate Status Protocol)를 이용할 경우 규모가 큰 보안시스템에서는 검증서버에 과부하를 주는 문제가 있다. 그리고 IEEE 802. 1x 무선랜 표준에서는 클라이언트가 인증서버로부터 승인받기 전에는 유선랜으로의 접근이 허용되지 않기 때문에 인증서버를 실시간으로 인증할 수 없다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 무선랜에서 통신 내용을 보호하고 통신자 간의 신원을 상호 실시간으로 확인할 수 있는 보안시스템을 설계하였다. 설계된 인증서 검증 프로토콜은 검증 결과의 현재성은 물론 시스템의 높은 안전성과 효율성을 보여주었으며 인증서의 유효성 검증 속도도 시스템의 규모와 상관없이 항상 일정하며 사용자가 신뢰하고 있어야 할 기관의 수도 적고 검증서버의 과부하도 막을 수 있었다. 그리고 고속 고용량과 저속 저용량의 클라이언트에 적합한 사용자 인증 및 키 교환 프로토콜은 실시간 상호 인증은 물론 인증 사실의 공인을 가능하게 하였다.

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항공기 지상진동 시험 (Ground Vibration Test of the Aircraft)

  • 유홍주;조창민;주영식;김광로
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1993년도 춘계학술대회논문집; 한국과학연구소, 21 May 1993
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    • pp.35-39
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    • 1993
  • 항공기의 플러터 현상을 예방키 위한 개발시의 주요 공학적 임무로는 플러 터 해석, 풍동 플러터 시험, 실기체에 대한 지상진동시험 및 비행 플러터 시 험이 있다. 이들 업무는 군용 항공기의 경우에는 군사 규격서, 민간 항공기 의 경우는 FAR 규정 등에 항공기 개발 및 개조시에는 필히 수행토록 명시 되어 있으며, 특히 개발항공기의 인증을 받기 위해서는 초도 비행전까지 필 수적으로 완료되어야 하는 업무이다. 이중 항공기 지상진동시험은 개발항공 기의 초도 비행전에 실기체를 대상으로 하는 구조 동특성 규명시험으로써 플러터 해석 모델의 정확도를 입증하고 그 해석모델을 수정하거나 개선시키 는데 필요한 구조의 동특성 변수들을 실험적으로 규명하는 시험이다. 이 시 험은 개발된 항공기의 초도비행허가를 획득하고 비행속도제한을 설정키 위 해서 초도비행 직전에 초도 개발 비행기를 대상으로 필수적으로 수행되어야 하는 필수적 시험이다. 이에 따라 개발된 항공기의 전기체 지상진동시험을 수행하였고, 시험데이터의 모달해석을 하였다. 이 시험을 수행하기 위해 3개 의 가진기를 사용하였고, 모두 159개의 지점에서 주파수응답 함수를 얻었다. 최대 48 채널의 데이터 획득시스템을 사용하였으므로, 네번에 걸쳐 측정위치 를 옮겨 전체데이타를 획득하였다. 지상진동 시험의 최종해석 결과는 유한요 소 모델의 유효성을 검토하는데 사용되었고, 시험 데이타를 이용한 가진응답 해석(Forced Response Analysis)을 통하여 비행플러터 시험시에 사용되는 플러터 가진기의 위치선정 및 가진력의 크기를 결정하는데 이용하였다.ncy)가 저주 파수대로 천이(Lower Shift)하는 현상이 나타났으며, 일정한 작업량이라도 작업중량을 줄이고 작업 빈도를 높여서 작업할 경우에 이러한 현상이 더욱 두드러졌다. 작업시간의 경과에 따른 MVIS의 감소 현상은 작업빈도가 높고 비대칭형 작업일 때 가장 크게 나타났다. 총손실을 줄이고, 상대적 비용절감효과를 갖게할 수 있다고 하였다. 따라서 본 연구에서는 성인 여성기성복의 치수적합성을 높이기위하여 출산 후 중년에 접어 들면서 체형이 변화되는 것을 고려하여 연령을 분류하고(18세-34세, 30세-51세), 각 연령 집단에 따른 체형을 각각 3가지로 분류하였다. 이에 따라 의복 생산시의 총손실을 줄이기위한 상의, 하의생산시 필요한 부위별 최적규격치 간격을 제시하였다.적인 기능으로 보여지는 것에 좁혀서 작업능력의 연령증가 변화에 대하여다원적 평가를 하는 것이 실제적이라고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 인간이 가지고 있는 다수의 기능중에서 수지교 치성과 연령증가와의 관계를 조사한다. 만약 연령증가 만으로 수지교치성을 평가 할 수 없는 경우에는 어떠한 요인이 수지기민성의 변화에 영향을 미치는가를 검토한다.t list)에서 자동적으로 사건들의 순서가 결정되도록 확장하였으며, 설비 제어방식에 있어서도 FIFO, LIFO, 우선 순위 방식등을 선택할 수 있도록 확장하였다. SIMPLE는 자료구조 및 프로그램이 공개되어 있으므로 프로그래머가 원하는 기능을 쉽게 추가할 수 있는 장점도 있다. 아울러 SMPLE에서 새로이 추가된 자료구조와 함수 및 설비제어 방식등을 활용하여 실제 중형급 시스

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SHA-3 해쉬함수 소비전력 특성 분석 및 저전력 구조 기법 (Analysis on Power Consumption Characteristics of SHA-3 Candidates and Low-Power Architecture)

  • 김성호;조성호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제15권1호
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    • pp.115-125
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    • 2011
  • 해쉬함수는 데이터와 명령에 대한 위변조를 방지와 같은 무결성 제공하거나 서명이나 키 분배 등 다양한 보안 프로토콜에서 서명 및 인증, 키 분배 목적으로 많이 사용되는 일방향성 함수(one-way function)다. 2005년 Wang에 의해 암호학적 취약성이 발견되기까지 해쉬함수로는 SHA-1이 많이 사용 되었다. SHA-1의 안전성에 문제가 생기게 되자 NIST(National Institute of Standards and Technology)에서는 암호학적으로 안전한 새로운 해쉬함수 개발 필요성을 느껴 2007년 11월에 공개적으로 새로운 해쉬함수에 대한 공모를 시작했으며, SHA-3로 명명된 새로운 해쉬함수는 2012년 최종 선정될 예정이다. 현재 제안된 SHA-3 함수들에 대한 암호학적인 특성과 하드웨어로 구현했을 때의 하드웨어 복잡도, 소프트웨어로 구현했을 때의 성능 등에 대한 평가가 이뤄지고 있다. 하지만 하드웨어로 구현된 해쉬함수의 중요한 특성 평가 척도(metrics)인 소비 전력 특성에 대한 연구는 활발히 이뤄지지 않고 있다. 본 논문에서는 제안된 SHA-3 해쉬함수를 하드웨어로 구현했을 경우의 소비 전력 특성을 분석하고 소비전력 특성 분석 결과를 토대로 SHA-3 해쉬함수 중에서 새로운 SHA-3 해쉬함수로 선정될 확률이 높은 Luffa 함수에 대한 저전력 구조를 제안한다. 제안된 저전력 구조는 기존의 Luffa 하드웨어보다 약 10% 정도 적은 전력을 소비함을 보인다.

CRT를 이용한 하이래딕스 RSA 모듈로 멱승 처리기의 구현 (Implementation of High-radix Modular Exponentiator for RSA using CRT)

  • 이석용;김성두;정용진
    • 정보보호학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.81-93
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    • 2000
  • 본 논문에서는 RSA 암호 시스템의 핵심 연산인 모듈로 멱승의 처리속도를 향상시키기 위한 방법으로 하이래딕스 (High-Radix) 연산 방식과 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 적용한 새로운 하드웨어 구조를 제안한다. 모듈로 멱승의 기본 연산인 모듈로 곱셈은 16진 연산 방법을 사용하여 PE(Processing Element)의 개수를 1/4고 줄임으로써, 기존의 이 진 연산 방식에 비해 클럭 수차 파이프라이닝 플립플롭의 지연시간을 1/4로 줄였다. 복호화시에는 합성수인 계수 N 의 인수, p, q를 알고 있는 점을 이용하여 속도를 향상시키는 일반적인 방법인 CRT 알고리즘을 적용하였다. 즉, s비트 의 키에 대해, s/2비트 모듈로 곱셈기 두 개를 병렬로 동시 수행함으로써 처리 속도를 CRT를 사용하지 않을 때보다 4 배정도 향상시켰다. 암호화의 경우는 두 개의 s/2비트 모듈로 곱셈기를 직렬로 연결하여 s/비트에 대한 연산이 가능하도록 하였으며 공개키는 E는 17비트까지의 지수를 허용하여 빠른 속도를 유지하였다. 모듈로 곱셈은 몽고메리 알고리즘을 변형하여 사용하였으며, 그 내부 계산 구조를 보여주는 데이터 종속 그래프(Dependence Graph)를 수평으로 매핑하여 1차원 선형 어레이 구조로 구성하였다. 그 결과 삼성 0.5um CMOS 스탠다드 셀 라이브러리를 근거로 산출한 때, 1024 비트 RSA 연산에 대해서 160Mhz의 클럭 주파수로 암호화 시에 15Mbps, 복호화 시에 1.22Mbs의 성능을 가질 것으로 예측되며, 이러한 성능은 지금가지 발표된 국내의의 어느 논문보다도 빠른 RSA 처리 시간이다.

나눗셈 체인을 이용한 RSA 모듈로 멱승기의 구현 (Implementation of RSA modular exponentiator using Division Chain)

  • 김성두;정용진
    • 정보보호학회논문지
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    • 제12권2호
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    • pp.21-34
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    • 2002
  • 본 논문에서는 최근 발표된 멱승방법인 나눗셈 체인을 적용한 새로운 모듈로 멱승기의 하드웨어 구조를 제안하였다. 나눗셈 체인은 제수(divisor) d=2 또는 $d=2^I +1$ 과 그에 따른 나머지(remainder) r을 이용하여 지수 I를 새롭게 변형하는 방법으로 전체 멱승 연산이 평균 약 1.4$log_2$E 번의 곱셈으로 가능한 알고리즘이다. 이것은 Binary Method가 하드웨어 구현 시 항상 worst case인 $2log_2$E의 계산량이 필요한 것과 비교할 때 상당한 성능개선을 의미한다. 전체 구조는 파이프라인 동작이 가능한 선형 시스톨릭 어레이 구조로 설계하였으며, DG(Dependence Graph)를 수평으로 매핑하여 k비트의 키 사이즈에 대해 두 개의 k 비트 프레임이 k/2+3 개의 PE(Processing Element)로 구성된 두 개의 곱셈기 모듈을 통해 병렬로 동시에 처리되어 100% 처리율을 이루게 하였다. 또한, 규칙적인 데이터 패스를 가질 수 있도록 나눗셈체인을 새롭게 코딩하는 방법을 제안하였다. ASIC 구현을 위해 삼성 0.5um CMOS 스탠다드 셀 라이브러리를 이용해 합성한 결과 최장 지연 패스는 4.24ns로 200MHz의 클럭이 가능하며, 1024비트 데이터 프레임에 대해 약 140kbps의 처리속도를 나타낸다. 복호화 시에는 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 적용하여 처리속도를 560kbps로 향상시켰다. 전자서명의 검증과정으로 사용되기도 하는 암호화 과정을 수행할 때 공개키 E는 3,17 혹은 $2^{16} +1$의 사용이 권장된다는 점을 이용하여 E를 17 비트로 제한할 경우 7.3Mbps의 빠른 처리속도를 가질 수 있다.

모바일 애드혹 네트워크에서 랜덤 CA 그룹을 이용한 인증 알고리즘에 대한 성능 분석 (Numerical Analysis of Authentication Algorithm using Randomized CA Groups in Mobile Ad Hoc Networks)

  • 이용;이구연
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제46권8호
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    • pp.22-33
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    • 2009
  • 모바일 애드혹 네트워크는 유선 환경 기반구조의 도움없이 이동 노드에 의해 자치적으로 자가조직되는 구조이다. 이동 노드가 모바일 애드혹 네트워크를 구성하기 위해서는 라우팅 정보같이 네트워크의 관리에 필요한 정보들이 이동 노드들 간에 자치적으로 전달되는 특성으로 인해 네트워크의 보안이 중요한 주제이다. 특히 네트워크를 구성하는 이동 노드들이 서로를 신뢰 하는데 기반이 되는 인증 메커니즘은 필수적이다. 우리는 [1]에서 분산된 이동 노드들 간의 효율적인 인증을 위하여 랜덤 그룹을 이용한 인증 메커니즘을 제안하였다. 이 논문에서는 [1]에서 제안한 메커니즘의 성능을 분석하고 그 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하였다 성능 분석 결과는 모바일 애드혹 네트워크를 구성하는 이동노드나 CA의 수에 상관없이 랜덤 CA 그룹의 크기가 10-12일 때, 최저의 비용으로 인증 메커니즘이 동작함을 보여주며, 추후 분산 인증 체계에서 공개키 방식을 적용하는 경우의 분석 모델로 활용될 수 있다.

공평한 비밀정보 교환 (How to Exchange Secrets by OT)

  • 이용주;최영일;이병선
    • 정보처리학회논문지C
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    • 제10C권5호
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    • pp.541-548
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    • 2003
  • 공평한 비밀정보 교환이란 서로 신뢰하지 못하는 당사자간에 공평한 비밀정보 교환의 목적을 가지는 프로토콜을 말한다. 두 당사자가 비밀정보를 교환할 때, 어느 한 쪽이 프로토콜을 임의로 중지하거나 부정을 저지름으로 인하여 다른 한 쪽이 불이익을 당하지 않는 특징을 가지며, 서로 신뢰하지 못하는 당사자간의 거래에 있어서 공평한 비밀정보 교환은 가장 중요한 요소가 된다. 이 논문에서는 새로운 공평한 비밀정보 교환을 설계하기 위해 기본개념과 정의에 대해 살펴보고, ELGamal의 공개키를 이용한 비대화형 OT 프로토콜을 설계한 후 설계한 프로토콜을 이용해 새로운 공평한 비밀정보 교환 알고리즘을 설계한다. 새로운 공평한 비밀정보 교환에서는 서로 신뢰하지 못하는 두 당사자가 비밀 정보를 불확정 전송하며 자신이 수신한 정보가 참인지를 양방항으로 확장한 영지식 증명을 이용하여 검증한다. 이때 두 당사자는 상대의 비밀정보를 복호화 할 수 없고, 양측의 검증 절차가 끝난 후 복호화가 가능하다. 상대의 신원을 밝히지 않아도 부정을 저지를 수 없는 특성 때문에 익명성과 공평성을 제공한다는 것이 가장 큰 장점이다.