• Review of KIISC
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• v.32 no.1
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• pp.57-63
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• 2022

공개키 암호에 치명적인 위협이 될 것으로 예상하는 양자 컴퓨터가 빠르게 발전하면서, 암호학계에서는 공개키 암호를 대체하기 위한 양자 내성 암호 개발이 주요 화두로 떠올랐다. 이와 더불어 양자 컴퓨팅 환경에서의 대칭키 암호 및 구조의 안전성에 관해서도 많은 연구가 제안됐다. 하지만, 해시함수에 대한 분석은 2020년 Hosoyamada와 Sasaki가 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍 공격을 제안하면서 비로소 연구자들의 관심을 받기 시작했다. 그들의 연구는 양자 컴퓨터를 이용할 수 있는 공격자가 고전 컴퓨터만을 이용할 수 있는 공격자보다 해시함수의 더 많은 라운드를 공격할 수 있음을 보여준다. 또한, 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍을 찾는 문제는 해시함수 자체의 안전성에도 영향이 있지만, 양자 내성 암호의 안전성에도 영향을 준다는 점에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 해시함수 충돌쌍 공격이 수행되는 양자 환경과 기 제안된 양자 충돌쌍 공격을 제시한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.232-235
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• 2023

ICT 기술과 IoT 기술의 급속한 발전으로 인해 인간은 네트워크와 밀접한 관계를 형성하며 이를 통해 다양한 서비스를 경험하고 있다. 그러나 ICT 기술의 발전과 함께 사이버 공격의 급증으로 인해 네트워크 보안에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 양자 컴퓨팅을 활용한 다양한 공격은 기존 암호화 체계를 무너뜨려 빠른 대응 및 솔루션이 필요하다. 양자 기반 공격으로부터 안전한 네트워크 환경을 구축하기 위해 양자 키 분배 시스템 및 양자 내성 암호가 활발히 연구되고 있으며 NIST 에서 발표한 양자 내성 암호화 기법의 성능, 취약점, 실제 네트워크 상의 구현 가능성, 향후 발전 방향 등 다각적 관점에서 연구 및 분석이 진행되고 있다. 본 논문에서는 양자 기반 공격에 대해 설명하고 양자 내성 암호화 기법의 연구 동향에 대해 분석한다. 또한, 양자 중첩, 양자 불확실성 등 양자의 물리적 성질을 활용함으로써 양자 공격으로 부터 안정성을 제공할 수 있는 양자 키 분배 기법에 대해 설명한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.05a
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• pp.183-186
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• 2022

고성능 양자 컴퓨터가 개발될 것으로 기대됨에 따라 잠재적인 양자 컴퓨터의 공격으로부터 안전한 양자 후 보안 시스템을 구축하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 대표적인 양자 알고리즘인 Grover 알고리즘이 대칭키 암호에 적용될 경우 보안 강도가 제곱근으로 감소되는 보안 훼손이 발생한다. NIST는 대칭키 암호에 대한 양자 후 보안 요구사항으로, 암호 알고리즘 공격에 요구되는 Grover 알고리즘 비용을 기준을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. 대칭키 암호를 공격하기 위한 Grover 알고리즘의 비용은 대상 암호화 알고리즘의 양자 회로 복잡도에 따라 결정된다. 본 논문에서는 NIST 경량암호 공모전 최종 후보에 오른 Sparkle 알고리즘의 양자 회로를 효율적으로 구현하고 Grover 알고리즘을 적용하기 위한 양자 비용에 대해 분석한다. 마지막으로, NIST 양자 후 보안 요구사항과 분석한 비용을 기반으로 경량암호 Sparkle에 대한 양자 후 보안 강도를 평가한다. 양자 회로 구현 및 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.31 no.6
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• pp.1149-1156
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• 2021

The Grover algorithm, which accelerates the brute force attack, is applicable to key recovery of symmetric key cryptography, and NIST uses the Grover attack cost for symmetric key cryptography to estimate the post-quantum security strength. In this paper, we estimate the attack cost of Grover's algorithm by implementing DES as a quantum circuit. NIST estimates the post-quantum security strength based on the attack cost of AES for symmetric key cryptography using 128, 192, and 256-bit keys. The estimated attack cost for DES can be analyzed to see how resistant DES is to attacks from quantum computers. Currently, since there is no post-quantum security index for symmetric key ciphers using 64-bit keys, the Grover attack cost for DES using 64-bit keys estimated in this paper can be used as a standard. ProjectQ, a quantum programming tool, was used to analyze the suitability and attack cost of the quantum circuit implementation of the proposed DES.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.11a
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• pp.97-99
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• 2022

대규모 양자컴퓨터가 등장하면 기존 암호체계가 더 이상 안전하지 않을 것이라 예상한다. 양자 알고리즘인 Grover's brute-force 알고리즘은 대칭키 암호에 대한 attack을 가속화 시켜 보안강도를 감소시킨다. 따라서 양자컴퓨터의 가용 자원이 암호공격에 필요한 자원에 도달했을 때, 공격 대상 암호가 깨지는 시점으로 보고 있다. 많은 선행 연구들은 암호를 양자회로로 구현하여 공격에 필요한 자원을 추정하고 암호에 대한 양자 강도를 확인하였다. 본 논문에서는 이러한 연구동기로 ARX 구조의 SIMECK 경량암호에 대한 양자회로를 처음으로 제안한다. 우리는 SIMECK 양자회로에 대한 최적의 양자회로 구현을 제시하고 각 함수의 동작을 설명한다. 마지막으로 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원을 추정하고 SIMON 양자회로와 비교하여 평가한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.137-139
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• 2023

양자 컴퓨터가 현대 암호 시스템의 보안성을 위협하고 있음에 따라, 최근 잠재적인 양자 공격들에 대한 분석 연구들이 다수 발표되고 있다. 공개키 암호인 RSA와 ECC의 경우, Shor 알고리즘에 의해 다항시간 내에 해결됨으로써 보안성이 완전히 붕괴되는 반면, 대칭키 암호는 Grover 알고리즘에 의해 보안 강도가 제곱근으로 감소하기 때문에 키 길이를 증가시킴으로써 기존 보안성을 복구할 수 있다. 이론적으로 Grover 알고리즘은 보안성을 훼손시키지만, 현실적인 공격 난이도가 매우 높음에 따라 대상 암호에 대한 양자 회로 최적화 구현이 중요하다. 이에 본 논문에서는 블록암호 RC5를 양자 회로 상에서 최적화하고 이를 기반으로 Grover 공격 비용을 추정한다. 마지막으로, 추정한 비용을 NIST의 양자 후 보안 강도 평가와 함께 비교함으로써 RC5에 대한 양자 암호 분석을 수행한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.119-122
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• 2023

양자 컴퓨터가 현대 암호 시스템의 보안성을 위협하고 있음에 따라, 최근 잠재적인 양자 공격들에 대한 분석 연구들이 다수 발표되고 있다. 공개키 암호인 RSA와 ECC의 경우, Shor 알고리즘에 의해 다항시간 내에 해결됨으로써 보안성이 완전히 붕괴되는 반면, 대칭키 암호는 Grover 알고리즘에 의해 보안 강도가 제곱근으로 감소하기 때문에 키 길이를 증가시킴으로써 기존 보안성을 복구할 수 있다. 이론적으로 Grover 알고리즘은 보안성을 훼손시키지만, 현실적인 공격 난이도가 매우 높음에 따라 대상 암호에 대한 양자 회로 최적화 구현이 중요하다. 이에 본 논문에서는 블록암호 RC5를 양자 회로 상에서 최적화하고 이를 기반으로 Grover 공격 비용을 추정한다. 마지막으로, 추정한 비용을 NIST의 양자 후 보안 강도 평가와 함께 비교함으로써 RC5에 대한 양자 암호 분석을 수행한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.29-32
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• 2023

양자 컴퓨터의 연산 성능이 알려지면서 기존 암호 시스템이 붕괴될 것이라 예상한다. 앞선 많은 연구들은 공격 대상 암호에 대해 양자회로로 구현하고 공격에 필요한 양자자원을 추정하였지만 암호를 공격하기 위해서는 대규모 양자컴퓨터의 동작을 요구한다. 뿐만 아니라 내결함성 양자 컴퓨터에서 유효한 결과를 얻기 위해서는 오류 정정이 필수적이며 오류 정정에도 양자 자원을 소비하며 결과적으로 더 큰 규모의 양자컴퓨터가 필요하고 크기가 커질수록 오류가 증가한다. 이러한 내결함성 대규모 양자회로에서 T 게이트를 구현하는 것이 다른 게이트를 구현하는 것 보다 어렵고 T-depth가 회로의 실행시간에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 T-depth 최적화 도구 및 T-depth 감소 기법을 적용한 방식을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2022.07a
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• pp.629-630
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• 2022

본 논문에서는 SSL VPN 장비에서 사용되는 대칭키 교환을 위한 TLS HANDSHAKE 과정 중, 중간자 공격을 방어하기 위한 공유 대칭키를 별도로 주입하는 기능을 개발한다. 일반적으로 TLS 프로토콜은 공격자에 안전하다고 알려져 있으나 TLS 중간자 공격으로 대칭키가 노출될 위험이 존재한다. 또한 양자컴퓨팅의 발전으로 비대칭키 연산 역시 노출될 가능성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 이렇한 공격들을 효과적으로 방어 할 수 있는 양자키분배기(QKD)로 부터 넘겨받은 양자키를 TLS HANDSHAKE 과정에 넣어 주어 이 같은 공격에 안전한 시스템을 구축할 수 있도록 구현한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2021.05a
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• pp.184-185
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• 2021

On this paper, the availability of quantum technologies are studied and various attack methods to damage the availability of quantum technologies are studied.