• 융합보안논문지
• /
• 제5권3호
• /
• pp.87-92
• /
• 2005

암호화 기술을 이용하여 고비도의 정보보호를 달성하고자 하는 VPN 시스템에서는 암호 가속 성능이 관건이다. 그러나 암호 연산은 많은 계산량을 필요로 하고 소프트웨어로 구현되었을 경우에는 그 성능에 한계가 있기 때문에, 전용의 암호 가속 하드웨어를 이용하여 구현하는 것이 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 많이 사용되어지는 블록 암호 알고리즘인 DES, 3DES, AES, SEED가 실장된 암호 가속 칩을 이용하여 PCI 카드를 설계 제작한 사례를 소개하고 있다. 제작한 암호가속카드는 상용 VPN 시스템에 실장된 후 그 성능이 평가되었다.

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

• 정보보호학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.41-48
• /
• 2006

IP 네트워크의 보안으로 가장 널리 사용되고 있는 표준은 IPsec 방식이다. 일반적으로 IPsec의 구현은 통신 장비 내에 소프트웨어 방법을 사용하거나, 하드웨어 암호가속기를 사용하여 구현한다. 소프트웨어 방식의 구현은 저속의 통신에서 주로 이용되며, 고속의 경우 하드웨어 암호가속기를 사용하고 있다. 하드웨어 암호가속기를 사용하는 경우에도 시스템의 구조에 따라 암호가속기의 성능을 충분히 발휘하지 못하는 경우가 대부분이다. 본 논문에서는 CPU와 IPsec 엔진을 하나로 통합해 최적의 성능 (Wire-speed)을 발휘하도록 구현한 SoC인 FSC2003을 소개한다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘텐츠학회 2005년도 추계 종합학술대회 논문집
• /
• pp.543-547
• /
• 2005

고비도의 콘텐츠 정보보호를 실현하기 위해서는 고성능의 암호 가속 성능이 필요하다. 특히, 현재 많이 사용되어 지는 각종 암호 알고리즘들은 많은 계산량을 필요로 하고 소프트웨어로 구현되었을 경우에는 그 성능에 한계가 있기 때문에, 전용의 암호 가속 침을 이용하여 하드웨어로 구현하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 많이 사용되어지는 블록 암호 알고리즘인 3DES, AES, SEED가 실장된 암호 가속 칩을 이용하여 PCI 카드를 설계 제작한 사례를 보이고 있다.

• 정보보호학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.47-55
• /
• 2023

동형암호는 암호화 상태에서도 연산이 가능하다는 특징을 지니고 있어 매우 유망한 프라이버시 보호 기술로 알려져 있다. 하지만 이런 장점에도 불구하고 아직 활발히 활용되지 못하고 있는데, 이는 매우 느린 연산 성능이라는 단점 때문이다. 이런 단점을 극복하기 위해서 동형암호 가속을 목표로 하는 많은 연구들이 수행되었으나, 아직 보편화 수준에 도달하지 못했으며, 특히 각 연구들이 독립적으로 산개되어 시너지효과를 누리지 못하고 있다는 특징을 보여주고 있다. 본 논문은 산업/학계의 다양한 동형암호 가속 연구들을 분류, 소개하며, 이들간의 관계를 분석하여 시너지 효과를 누릴 수 있는 가이드라인을 제시한다.

• 전자통신동향분석
• /
• 제36권6호
• /
• pp.1-12
• /
• 2021

As the demand for big data and big data-based artificial intelligence (AI) technology increases, the need for privacy preservations for sensitive information contained in big data and for high-speed encryption-based AI computation systems also increases. Fully homomorphic encryption (FHE) is a representative encryption technology that preserves the privacy of sensitive data. Therefore, FHE technology is being actively investigated primarily because, with FHE, decryption of the encrypted data is not required in the entire data flow. Data can be stored, transmitted, combined, and processed in an encrypted state. Moreover, FHE is based on an NP-hard problem (Lattice problem) that cannot be broken, even by a quantum computer, because of its high computational complexity and difficulty. FHE boasts a high-security level and therefore is receiving considerable attention as next-generation encryption technology. However, despite being able to process computations on encrypted data, the slow computation speed due to the high computational complexity of FHE technology is an obstacle to practical use. To address this problem, hardware technology that accelerates FHE operations is receiving extensive research attention. This article examines research trends associated with developments in hardware technology focused on accelerating the operations of representative FHE schemes. In addition, the detailed structures of hardware that accelerate the FHE operation are described.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제23권12호
• /
• pp.1609-1617
• /
• 2019

ECC (Elliptic Curve Cryptography)와 RSA를 기반으로 하는 다양한 공개키 암호 프로토콜 구현을 지원하는 하드웨어 가속기 설계에 관해 기술한다. NIST 표준으로 정의된 소수체 상의 5가지 타원곡선과 3가지 키길이의 RSA를 지원하며 또한, 4가지 타원곡선 점 연산과 6가지 모듈러 연산을 지원하도록 설계되어 ECC와 RSA 기반 다양한 공개키 암호 프로토콜의 하드웨어 구현에 응용될 수 있다. 저면적 구현을 위해 내부 유한체 연산회로는 32 비트의 데이터 패스로 설계되었으며, 워드 기반 몽고메리 곱셈 알고리듬, 타원곡선 점 연산을 위해서는 자코비안 좌표계, 그리고 모듈러 곱의 역원 연산을 위해서는 페르마 소정리를 적용하였다. 설계된 하드웨어 가속기를 FPGA 디바이스에 구현하여 EC-DH 키교환 프로토콜과 RSA 암호·복호 둥작을 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였다. 180-nm CMOS 표준 셀 라이브러리로 합성한 결과, 50 MHz 클록 주파수에서 20,800 등가게이트와 28 kbit의 RAM으로 구현되었으며, Virtex-5 FPGA 디바이스에서 1,503 슬라이스와 2개의 BRAM으로 구현되었다.

• 정보보호학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.48-56
• /
• 2002

전자상거래의 트래픽이 엄청나게 증가하고 많은 사용자들이 안전한 온라인 거래를 요구함에 따라 고속 암호연산 프로세서의 필요성은 증대되고 있다. 고속 암호연산 프로세서란 복잡한 연산이 많은 암호방식의 연산 속도를 가속시키기 위한 보조프로세서이다. 본 고에서는 암호 사업분야 중 고속 암호연산 프로세서의 필요성을 알아보고 국내·외제품들을 분류한 뒤 프로세서들의 기능, 성능비교 및 안전성을 위주로 조사·분석하였다. 또한 고속 암호연산 프로세서의 전망 및 발전방향을 알아보고 프로세서가 사용되는 SSL가속기, IPSec가속기, HSM, 스마트카드 제품들의 성능을 위주로 소개하기로 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2024년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.374-376
• /
• 2024

최근 차세대 암호로 불리는 양자내성암호(PQC, Post Quantum Cryptography)는 양자 컴퓨터와 현재 사용하는 일반 컴퓨터 모두에서 내성을 갖는 암호이다. 그 중 FALCON 전자 서명 알고리즘은 표준화로 선정되며 초안 문서를 작성하는 중으로 차세대 암호로 주목받고 있다. 하지만 FALCON 알고리즘은 실수 연산을 사용하는 등 임베디드 환경에서 효율적인 성능을 보이지 못하고 있다. 이에 따라 임베디드 하드웨어 가속 연구들이 있으며, 그 중 HLS(High Level Synthesis)를 통한 FPGA 가속 연구들이 있다. 본 논문에서는 FALCON 전자서명 알고리즘에서 HLS 로 구현하는데 어려움이 있었던 서명 생성 함수에 대해 분석하고, 이를 소프트웨어/하드웨어 통합설계를 통해 HLS로 구현하였다. 이는 기존 소프트웨어 대비 약 10배 빠른 연산 속도를 보여주고 있다.

• 반도체공학회 논문지
• /
• 제1권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2023

본 논문에서는 High-Level Synthesis(HLS)을 이용하여, 차세대 양자내성암호인 Crystals-Kyber를 하드웨어 가속기로 설계하여 FPGA에 구현하였으며, 성능 분석결과 우수성을 제시한다. Crystals-Kyber 알고리즘을 Vitis HLS 에서 제공하는 여러 Directive 를 활용해서 최적화 설계를 진행하고, AXI Interface 를 구성하여 FPGA-기반 양자내성암호 하드웨어 가속기를 설계하였다. Vivado 툴을 이용해서 IP Block Design 를수행하고 ZYNQ ZCU106 FPGA 에 구현하였다. 최종적으로 PYNQ 프레임워크에서 Python 코드로 동영상 촬영 및 H.264 압축을 진행한 후, FPGA 에 구현한 Crystals-Kyber 하드웨어 가속기를 사용해서 동영상 암호화 및 복호화 처리를 가속화하였다.