상거래와 통신을 위한 주된 매개체로써 등장한 인터넷 뿐 아니라 새로이 대두되는 다양한 유무선 네트워크 환경, 그리고 정보 저장에 있어서 암호화 알고리즘은 보안의 중요한 요소로 자리잡고 있다. 본 논문에서는 대칭 및 비대칭 암호화 알고리즘을 가속시키기 위한 암호화 프로세서의 명령어와 해당 Functional Unit 을 제안하였다. 현재 암호화 알고리즘을 가속시키기 위한 방법으로 사용되는 주문형 반도체(ASIC)는 알고리즘 가속 속도는 빠르지만, 새로운 암호화 알고리즘을 지원할 수가 없고, 지원하는 알고리즘을 사용하지 않는 경우 비효율성을 야기한다. 또한 범용프로세서는 다양하고 새로운 암호화 알고리즘을 지원할 수 있지만 암/복호화 가속속도가 느리다. 이는 암호화 알고리즘이 범용 프로세서에서는 지원하지 연산을 주로 사용하기 때문이다. 따라서 이 논문에서는 대칭 및 비대칭 암호화 알고리즘의 주된 연산을 분석하고, 각각의 연산을 가속시키기 위한 명령어 집합, 그리고 해당하는 Functional Unit을 제안하여 Programmable 한 암호화 프로세서를 설계하기 위한 토대를 마련한다.
인터넷이 발전하게 되면서 여러 가지 정보들을 메일, 메시지 등을 이용하여 주고받기 시작하였다. 여러 가지 정보들에는 이미지도 포함되는데, 중요한 신상정보나 설계도, 계약서 등의 정보들도 이미지 파일로 주고받는 경우가 생기게 되면서 이 이미지가 실수 또는 해킹 등의 이유로 유출되게 되었을 시 생기는 문제들이 점점 커져가고 있는 상황이다. 이미지를 주고받을 때도 유출을 방지하기 위한 여러가지 보안방법들이 중요해지고 있다. 본 논문에서는 이미지를 암호화할 수 있게 해주고 암호화를 할 때 사용한 키를 한번 더 암호화 하는 알고리즘을 설계하였다. 기존의 암호화 방식에서 AES 암호화만 이용할 대칭키가 유출될 경우 본래의 데이터도 유출되게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 방지하기 위해 암호화에 사용된 대칭키를 한번 더 암호화하는 방법을 제안한다. 선택한 원본 이미지 파일의 데이터를 텍스트 데이터로 변환한 후 AES-256암호화를 이용하여 대칭키 암호를 사용자가 설정할 수 있게 하고 그 대칭키 암호를 이용하여 암호화한다. 이때 32바이트 길이의 대칭키를 사용하는데, 대칭키의 유출을 방지하기 위해 RSA 암호화를 이용, 비대칭키를 생성한 후 대칭키를 한번 더 암호화 한다. 암호화된 대칭키는 비대칭키를 이용 복호화할 수 있고, 암호화된 데이터는 대칭키 암호를 이용해서 원래의 데이터로 복호화가 가능하다. 이러한 방법을 사용하여 보안강도를 더 높일 수 있다.
본 논문에서는 디지털 이미지를 대칭 및 비대칭 암호화와 워터마킹 기법을 사용하여 안전하게 전송하는 방법을 제안한다. 제안된 기법은 디지털 이미지의 안전한 전송을 위하여 필수적인 네가지 조건 즉. 비밀성, 인증, 무결성, 부인방지 기능을 제공한다. 비대칭 키 암호화 기법은 전자서명의 발행과 대칭키의 암호화를 위해 사용하고, 대칭키 암호화 기법은 워터마크가 삽입된 디지털 이미지를 암호화 하는데 사용하며, 워터마킹 기법은 전송하고자 하는 디지털 이미지에 전자서명을 삽입하기 위해 사용한다. 제안한 방법의 장정은 전자서명이 별도의 파일로 첨부되는 기존의 전송방식과는 달리 암호화된 디지털 데이터와 전자서명이 동일한 파일 내에 존재하게 되는 것이다.
본 논문에서는 안전한 멀티캐스트를 위해 사용되는 암호화 키를 비대칭 Tree를 이용하여 관리하는 방법을 제안하였다. 기존의 대칭 Tree를 이용한 방법은 모든 사용자들을 같은 레벨에 위치시킴으로써 각 사용자들에 따라 다를 수 있는 Join/Remove 빈도수를 고려하지 않고 모두 똑 같은 확률을 가진 것으로 간주하여 그에 따른 불필요한 메시지 전송이 많았다. 그러나 본 논문에서 제안한 방법은 각 사용자의 빈도수를 고려하여 Tree를 비대칭으로 구성함으로써 키 관리를 위해 전송하는 메시지의 양을 효율적으로 줄일 수 있고 경우에 따라서는 Center와 사용자가 가진 키의 양도 기존 방법보다 상당히 작아질 수 있다.
본 연구에서는 대칭 및 비대칭 암호화 알고리즘을 가속화하기 위해, 다수 혹은 긴 워드 연산을 위한 레지스터 파일 확장 구조 (Register File Extension for Multi-words or Long-word Operation: RFEMLO)라는 새로운 레지스터 파일 구조를 제안한다. 암호화 알고리즘은 긴 워드 피연산자에 대한 명령어를 통하여 가속화 할 수 있다는 점에 착안하여, RFEMLO는 하나의 레지스터 명을 통해 여러 개의 레지스터에 접근할 수 있도록 하여 여러 연산자에 대해 동일한 연산을 수행할 수 있도록 하거나, 여러 개의 레지스터를 하나의 데이터로 사용할 수 있게 한다. RFEMLO는 긴 워드 피연산자에 대한 명령어 집합의 추가와 이를 지원하는 기능 유닛을 추가함으로서 범용 프로세서에 적용할 수 있다. 제안된 하드웨어 구조와 명령어 집합의 효율성을 평가하기 위해 Simplescalar/ARM 3.0을 사용하여 대칭 및 비대칭의 다양한 암호화 알고리즘에 적용하였다. 실험 결과, RFEMLO을 적용한 순차적 파이프라인을 가진 프로세서에서 대칭 암호화 알고리즘의 경우 $40%{\sim}160%$의 성능 향상을, 비대칭 암호화 알고리즘의 경우 $150%{\sim}230%$의 높은 성능향상을 얻을 수 있었다. RFEMLO의 적용을 통한 성능 항상은 이슈 폭의 증가를 이용한 슈퍼스칼라 구현에 따른 성능 향상과 비교할 때, 훨씬 적은 하드웨어 비용으로 효과적인 성능 향상을 얻을 수 있음을 확인하였으며 슈퍼스칼라 프로세서에 RFEMLO를 적용하는 경우에도 대칭 암호화 알고리즘에서는 최대 83.6%, 비대칭 암호화 알고리즘에서는 최대 138.6%의 추가적인 성능향상을 얻을 수 있었다.
블루투스(Bluetooth)는 별도의 인증 기관 없이 각 디바이스간의 독립적인 인증과정을 통해 데이터를 서로 전송하는 기술을 사용하고 있다. 바로 이러한 특징 때문에 인증 기반 기관을 이용한 네트워크에서 발생하는 문제점과는 다른 특징을 가진 문제점들이 나타날 수 있으며, 그 외에도 부인방지나 무결성이 제공되지 않아 스마트단말기의 경우 많은 취약점이 될 수가 있다. 본 논문에서는 이러한 블루투스 암호화 인증과정의 취약점을 보완하고자 비대칭키 암호화기법을 활용한 전자서명기법과 대칭키 암호화기법을 사용하여 향상된 블루투스 암호화 인증과정을 제안한다.
인터넷(Internet) 이란 거대한 네트웍들이 모인 것이다. 인터넷 속의 산업구조는 1:1 대면 방식의 구조에서 네트워크 상의 On-line 구조로 변화되어 가고 있다. 인터넷 상에서의 전자상거래를 통하여 우리 농촌의 농산물 판매 구조가 변화를 가져와야 할 것이다. 생산지에서 소비자에게 직송할 수 있는 상거래 시스템이 필요한 것이다. 이에 본 연구에서는 "웹 상의 농산물 전자상거래 사이트 구축 시 정보 보안 및 관리 방안"을 SSL/TLS를 이용한 쇼핑 시나리오를 이용하여 개선된 암호화 및 사용자 인증 전자결재시 사용되는 전자서명 키를 연구하여 구현하고자 한다. 또한 비대칭적 암호화 기법 및 SET을 이용한 암호화 거래 방법을 제시하였으며, 호스트의 비대칭적인 스위칭 시스템으로 사용자가 웹 사이트에 접속시에는 데이터 서버는 닫혀있는 상태이고 비동기적으로 사용자가 웹사이트에서 인증을 득한 후에 데이터 서버로 접속이 가능하며 데이터의 액세스가 끝난 후에는 웹사이트의 접속을 재게 시키고 데이터 서버의 액세스는 무효화시킴으로써 서버의 정보 보안 및 관리를 효율적으로 수행한다.
사물인터넷(IoT)은 다양한 플랫폼, 컴퓨팅 성능, 기능을 가지는 장치를 연결한다. 네트워크의 다양성과 IoT 장치의 편재로 인해 보안 및 개인 정보 보호에 대한 요구가 증가하고 있다. 따라서 암호화 메커니즘은 이러한 증가된 요구 사항을 충족할 만큼 충분히 강력해야 하고 동시에 저 사양의 장치에 구현될 수 있을 만큼 충분히 효과적이어야 한다. 논문에서는 IoT에서 사용할 수 있는 다양한 유형의 장치에 대한 최신 암호화 기본 요소 및 체계의 성능 및 메모리 제한 사항을 제시한다. 또한, IoT 네트워크에 자주 사용되는 저 사양의 장치에서 가장 일반적으로 사용되는 암호화 알고리즘의 성능에 대한 자세한 성능 평가를 수행한다. 데이터 보호 기능을 제공하기 위해 바이너리 링에서 암호화 비대칭 완전 동형 암호화와 대칭 암호화 AES 128비트를 사용했다. 실험 결과 IoT 장치는 대칭 암호를 구현하는데 충분한 성능을 가지고 있었으나 비대칭 암호 구현에서는 성능이 저하되는 것을 알 수 있다.
인터넷상에서 친구 위치 찾기 또는 배달 상황 공유 등 앱에서 위치 공유하는 경우가 많아지고 있다. 그러나 위치 정보는 개인의 중요한 정보이고, 경우에 따라 범죄 등 악용될 수도 있기 때문에 이러한 앱을 개발할 때는 위치 정보에 대한 암호화는 반드시 필요하다. 본 논문은 친구 찾기, 모임 장소 정하기 등의 목적으로 친구들 사이의 위치 정보를 암호화하여 공유하는 앱을 개발하는 것이다. 암호화의 성능을 높이기 위하여 비대칭 키를 이용하여 대칭 키를 암호화하여 전송하였고, 위치 공유를 위해서는 오직 대칭 키만 이용하여 암호화하였다. 제안한 앱은 iOS 상에서 개발되었으며, 성능 측정결과 위치 정보 암호화에 대하여 비대칭 키를 사용하는 것보다 대칭 키를 사용하는 경우 최소 5000배 이상 빨랐다는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 키 교환 단계없이 비대칭키 암호 알고리즘을 사용하여 대량의 메시지를 암호화하여 전송하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 전체 메시지를 스크램블링한 후 스크램블링된 메시지의 일부분만을 공개키 암호 알고리즘을 사용하여 암호화하여 전송한다. 스크램블링 함수로 신상욱[3] 등에 의해 제안된 해쉬함수를 사용한 all-or-nothing 변환을 이용한다. 그리고 제안된 기법에 약간의 추가적인 오버헤드를 부가하여 디지털 서명까지 제공하는 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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