• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.339-340
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• 2018

본 논문에서는 경량 블록암호 알고리듬 TWINE의 하드웨어 설계에 대해 기술한다. TWINE은 80-비트 또는 128-비트의 마스터키를 사용하여 64-비트의 평문(암호문)을 암호(복호)하여 64-비트의 암호문(평문)을 만드는 대칭키 블록암호이며, s-box와 XOR만 사용하므로 경량 하드웨어 구현에 적합하다는 특징을 갖는다. 암호화 연산과 복호화 연산의 하드웨어 공유를 통해 게이트 수가 최소화 되도록 구현하였으며, 설계된 TWINE 크립토 코어는 RTL 시뮬레이션을 통해 기능을 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 1998년도 춘계종합학술대회
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• pp.92-95
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• 1998

본 논문에서는 feistel 암호 알고리즘에서 전방향(feedforward) 신경회로망으로 암호 함수(f)를 구성하는 블록 암호 알고리즘 방법을 제안한다. 신경회로망의 가중치(weight)를 키(key)로 사용하여 암호화 및 복호화를 수행한다. 신경회로망의 비선형적인 특성과 각각의 층을 구성하고 있는 뉴런 간의 방대한 연결로 복잡한 구조이지만, 실제 뉴런은 단순 처리만을 수행하고, 대단위 병렬처리가 가능하다. 은닉층의 구성에 따라 여러 형태의 설계가 가능하다.

• 한국광학회지
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• 제24권5호
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• pp.262-270
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• 2013

본 논문에서는 블록암호화의 CBC(Cipher Block Chaining) 방식을 광학적인 XOR 연산을 이용하여 새로운 변형된 CBC 암호화 및 복호화 시스템을 제안한다. 제안한 방법은 광학적 XOR 연산의 병렬 처리를 위해 이중 인코딩 방법과 자유 공간 연결 광논리 게이트 방법을 사용한다. 또한 제안된 XOR 연산 기반의 CBC 암호화 방식의 광학적 구성도를 공학적으로 실제 제작 구현 가능한 광 모듈 형태의 광 암호화/복호화 장치로 제안한다. 제안된 방법은 기존의 CBC 방식을 광학적으로 구현했기 때문에 기존의 전자적인 CBC 방식의 장점과 광학적인 고속성과 병렬 처리의 특성으로 인해 많은 정보를 빠른 속도로 암호화 및 복호화가 가능하다. 또한, 광 병렬 처리의 특성상 데이터가 2차원으로 배열되어 데이타 크기가 증가된 평문 데이터와 암호키를 사용함으로써 기존의 전자적 CBC 방식보다도 한층 더 암호 강도가 강력해진 암호화 시스템을 제공한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 제안한 기법이 CBC 모드의 암호화 및 복호화 과정에 효율적임을 보여준다. 한편 제안된 방식은 CBC 방식 외에 ECB(Electronic Code Book) 방식과 CFB(Cipher Feedback Block) 방식에도 적용할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.89-96
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• 2003

본 연구에서는 정지궤도 통신위성의 보안을 위해 CCSDS 원격명령(Telecommand) 암호복호기를 구현하였다. CCSDS 원격명령 데이터링크(Datalink)의 보안 기밀성(Confidentiality)을 위해 데이터링크 계층(Layer)내의 트랜스퍼 부계층(Transfer Sublayer) 다음에서 암호화를 행하는 Option-A를 선정하고 64-비트 코드블록(Codeblock)에서 56-비트 데이터 비트의 암호화를 위해 DES CFB 모드를 사용하였다. A54X32 FPGA에 구현된 DES CFB 로직은 원격명령 암호복호기의 기능 검증을 위한 인터페이스 및 제어 로직과 함께 PCB 보드에 구현하였다. 기능시험용 PC를 사용하여 암호화된 원격명령을 생성하고 암호복호기에 전송한 뒤 복호화한 뒤 기능시험용 PC에 피드백하고 전송한 코드블록과 비교한다. 수행코드에 해당하는 릴레이 구동에 의한 LED ON 동작 및 측정된 코드블록 파형과 시뮬레이션 파형의 비교를 통해 원격명령 암호복호기의 기능을 검증하였다.

• 정보보호학회지
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• 제31권4호
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• pp.29-33
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• 2021

암호학을 세대로 구분하면 단순 패스워드 인증을 1 세대, 송수신 및 데이터 저장 암호를 2 세대, 서명 및 키 공유에 활용하는 암호를 3세대, 키를 사용하지 않는 암호를 4 세대라고 분류 할 수 있다. 현재 암호는 3 세대에 있으며, 암호키를 많이 사용함으로 인하여, 키의 노출로 인한 안전성의 문제를 해결하고자 연구가 있었으며, 4세대 암호로 동형암호가 제시되고 있다. 동형암호는 종대종(End-to-End) 암호의 신뢰성을 보장하며, 중간 과정에서 데이터 처리를 위하여 복호하지 않고서도 가공이 가능하도록 가단성(Malleability)을 제공한다. 이러한 속성을 기반으로 비식별화 처리하지 않고서 원데이터를 처리할 수 있어서, 데이터의 가치가 보존되고, 신뢰성 있는 데이터를 체득할 수 있다. 더욱이 중간단계에서 복호하지 않고서 데이터를 처리는 개인정보보호를 원천적으로 제공할 수 있는 메커니즘으로 파악된다. 본 고에서 동형암호 관련 산업동향 및 국제표준화 동향을 살펴본다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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• pp.934-936
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• 2004

본 논문의 목적은 AES(Advanced Encryption Standard)로 선정된 Rijndael 암호 및 복호 알고리즘을 하드웨어로 설계하고 이를 저비용의 FPGA로 구현하는 것이다. 설계된 AES 암호프로세서는 20만 게이트 급 이하의 FPGA로 구현한다는 비용의 제약 조건 하에서 대용량의 데이터를 암호화, 복호화 하기에 적합한 성능을 가지도록 하였다. 또한 구현 단계에서는 설계한 AES 암호프로세서와 UART 모듈을 동일 FPGA상에서 통합하여 실용성 및 면적 효율성을 보였다. 구현된 Rijndael 암호 프로세서는 20만 게이트를 갖는 Xilinx사의 Spartan-II 계열의 XC2S200 칩 사용시 53%의 면적을 차지하였고, Static Timing Analyzer로 분석한 결과 최대 29.3MHz 클럭에서 동작할 수 있고 337Mbps의 최대 성능을 가진다. 구현된 회로는 실제 FPGA를 이용하여 검증을 수행하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.786-792
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• 2016

Camellia 암호는 NTT사 및 미쓰비시 전자회사에서 공동으로 2000년도에 개발되었다. Camellia는 128비트 메시지 블록 크기와 128비트, 192비트 및 256비트 키(Key)에 대한 암호화 방식을 규정하고 있다. 본 논문은 키 스케줄용 레지스터 설정과 기존의 라운드 연산 블록을 통합한 수정된 라운드 연산 블록을 제안하였다. 키 생성과 라운드 연산에 필요한 총 16개의 ROM을 단지 4개의 이중포트 ROM만을 사용하여 구현하였다. 또한 메시지 버퍼를 제공하여 키 생성을 위한 KA와 KB 값이 도출되면 대기 시간없이 즉시 암호화나 복호화가 수행될 수 있도록 하였다. 제안한 Camellia 블록 암호 알고리즘을 Verilgo-HDL을 사용하고 설계하고, Virtex4 디바이스상에 구현하였으며, 최대 동작 주파수는 184.898MHz이다. 128비트 키 모드에서 최대 처리율은 1.183Gbps이며, 192비트 및 256비트 키 모드에서 최대 처리율은 876.5Mbps이다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서는 스마트 카드, 인터넷뱅킹, 전자상거래 및 위성 방송 등과 같은 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.401-403
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• 2015

128비트 블록암호 알고리듬 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)의 효율적인 하드웨어 설계에 대해 기술한다. 저전력, 저면적 구현을 위해 라운드블록과 키 스케줄러의 암호화와 복호화 연산의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하였다. 키 스케줄러 레지스터의 구조를 개선하여 키 스케줄링에 소요되는 클록 사이클 수를 감소시켰으며, 이를 통해 암호화/복호화 성능을 향상시켰다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 합성결과, 2,364 슬라이스로 구현되었으며, 113 MHz로 동작하여 128/192/256비트 마스터키 길이에 대해 각각 181/162/109 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.2333-2340
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• 2016

128/192/256-비트의 3가지 마스터키 길이와 ECB, CTR 운영모드를 지원하는 LEA (Lightweight Encryption Algorithm) 암호/복호 프로세서를 설계하였다. 라운드 블록을 16단 파이프라인 구조와 128 비트 데이터패스로 구현하여 고속 암호/복호 처리가 이루어지도록 하였다. 마스터키 길이에 따라 12/14/16 파이프라인 스테이지를 거쳐 암호/복호화가 이루어지며, 각 파이프라인 스테이지에서는 라운드 변환이 2회 반복 수행된다. 세 가지 마스터키 길이에 대한 암호/복호 키 스케줄링의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다. 키 스케줄러에서 생성되는 라운드키는 32개의 라운드키 레지스터에 저장되어 마스터키가 갱신될 때까지 반복적으로 사용된다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였으며, Xilinx ISE를 이용한 합성 결과로 최대 동작 주파수 130 MHz에서 8.3 Gbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 추계학술발표대회
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• pp.313-314
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• 2021

최근 개인 정보 보호를 위해 주목 받고 있는 동형암호 알고리즘은 암호화된 상태로 덧셈과 곱셈 연산이 가능하여, 연산을 위한 복호화 과정 없이 데이터에 대한 가공이 가능하다. 따라서 이러한 동형암호 알고리즘이 개인 정보 보호를 위한 방법으로 떠오르고 있으며, 특히 완전동형암호 알고리즘의 경우 덧셈과 곱셈 연산을 모두 지원하며, 유효 연산 횟수에도 제한이 없어 응용 분야에서 널리 활용될 것으로 예상된다. 그러나, 완전동형암호 알고리즘의 경우 암호문의 크기가 평문대비 크게 증가하고, 다항식으로 구성된 암호문의 덧셈 및 곱셈 연산도 복잡하여 이에 대한 가속이 필요한 실정이다. 이에 FPGA 기반의 동형암호 가속기 개발이 많이 연구되고 있으며, 이를 통해 동형암호 연산의 특징을 이해하고 가속기 연구 동향을 알아보려 한다.