• Review of KIISC
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• v.34 no.2
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• pp.5-12
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• 2024

양자 컴퓨팅 환경을 대비한 암호 시스템에 대한 중요성이 대두되면서 국내외로 양자 내성 암호 시스템 표준 알고리즘을 선정하려는 노력이 이루어지고 있다. AIMer는 MPCitH 기반 영지식 증명 시스템인 BN++을 개선하고 대칭키 프리미티브기반의 일반향 함수 AIM2를 결합하여 만들어진 전자서명으로, 현재 NIST의 양자 내성 전자서명 추가 라운드 및 양자내성 암호 국가 공모전(KpqC) 2라운드를 진행 중인 알고리즘이다. 많은 양자 내성 암호 시스템이 격자 문제에 안전성을 기반하고 있는 것에 비해 AIMer 전자서명은 사용하는 대칭키 프리미티브 기반 일방향 함수 AIM2의 일방향성에 안전성을 기반하고 있으며, 성능적인 측면에서도 현재까지 선정된 NIST 표준 알고리즘 및 KpqC 2라운드 후보 알고리즘 내에서는 비격자 문제 기반 전자서명 중 공개키 크기와 서명 크기를 합쳤을 때 가장 작은 크기를 가지고 있다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.1
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• pp.41-49
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• 2023

다변수 이차식 기반 전자서명은 양자내성암호 중 짧은 서명 길이와 빠른 서명 생성 및 검증으로 인해 자원이 제한된 기기에 적합할 것으로 예상된다. SFLASH는 NESSIE 표준으로 선정되었으며, NIST 양자내성암호 표준 공모에 다수의 다변수 이차식 기반 서명이 제출되었다. 또한 HiMQ는 국내 TTA 표준으로 선정되었다. 이러한 다변수 이차식 기반 전자서명의 장점으로 인해 NSIT 양자내성암호 표준의 추가 전자서명 공모에도 다변수 이차식 기반 전자서명이 제출될 것으로 예상되며, 국내 양자내성암호 국가공모전에는 MQ-Sign이 1라운드 후보로 공개되었다. 본 논문에서는 대표적인 다변수 이차식 기반 전자서명에 대해서 살펴보고, 다변수 이차식 기반 전자서명의 표준화 동향에 대해 살펴본다.

• Review of KIISC
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• v.34 no.2
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• pp.49-55
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• 2024

고전 컴퓨터에서 풀기 어려운 난제를 효율적으로 모델링하고 해결할 수 있는 양자 컴퓨터는 현재암호들을 위협하고 있다. 특히, 공개키 암호에 해당하는 RSA와 Elliptic Curve Cryptography (ECC)는 Shor의 양자 알고리즘에 의해 해당 암호들의 안전성이 기반이 되는 난제들을 다항 시간 내에 해결하여 새로운 양자 내성 암호가 필요한 상황이다. 이에 NIST는 양자내성암호 표준화 공모전을 주최함으로써 현재까지 표준화 작업을 이어나가고 있다. 대칭키 암호의 경우, Grover의양자 검색 알고리즘에 의해 고전 컴퓨터상에서 보장하던 보안 강도가 제곱근으로 감소되게 된다. 기존, 신규 암호 알고리즘 모두 양자 컴퓨터상에서의 보안 강도를 평가해야 되는 상황이며, 이에 NIST는 양자 후 보안 강도 기준을 도입하였다. 양자 후 보안 강도는 레벨 1에서 5로 정의되며, 각 레벨에는 AES 및 SHA-2/3에 대한 양자 해킹 비용이 지정되어있다. 본 논문에서는 이러한 암호 학계 상황에 따라, 대칭키 AES 및 해시 함수 SHA-2/3에 대한 해킹, 특히 양자 회로 구현 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.162-164
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• 2023

양자 컴퓨팅의 발전과 양자 알고리즘의 등장으로 기존의 암호 체계는 위협을 받고 있다. 이에 기존의 암호를 대신해 양자 공격에 대응할 수 있는 양자 내성 암호의 중요성이 높아지고 있다. 본 논문에서는 양자 내성 암호 표준화를 위해 진행된 NIST PQC 공모전과 공모전에서 최종 선정된 암호에 대한 표준화 목표에 대해 알아보도록 한다.

• 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.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.24 no.8
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• pp.1044-1051
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• 2020

The age of quantum computers is coming soon. In order to prepare for the upcoming future, the National Institute of Standards and Technology has recruited candidates to set standards for post quantum cryptography to establish a future cryptography standard. The submitted ciphers are expected to be safe from quantum algorithm attacks, but it is necessary to verify that the submitted algorithm is safe from quantum attacks using quantum algorithm even when it is actually operated on a quantum computer. Therefore, in this paper, we investigate an efficient quantum gate implementation for binary field multiplication of code based post quantum cryptography to work on quantum computers. We implemented the binary field multiplication for two field polynomials presented by Classic McEliece and three field polynomials presented by ROLLO in generic algorithm and Karatsuba algorithm.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.33 no.2
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• pp.151-164
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• 2023

Recently, the development of quantum computers means a great threat to existing public key system based on discrete algebra problems or factorization problems. Accordingly, NIST is currently in the process of contesting and screening PQC(Post Quantum Cryptography) that can be implemented in both the computing environment and the upcoming quantum computing environment. Among them, SIKE is the only Isogeny-based cipher and has the advantage of a shorter public key compared to other PQC with the same safety. However, like conventional cryptographic algorithms, all quantum-resistant ciphers must be safe for existing cryptanlysis. In this paper, we studied power analysis-based cryptographic analysis techniques for SIKE, and notably we analyzed SIKE through wavelet transformation and deep learning-based clustering power analysis. As a result, the analysis success rate was close to 100% even in SIKE with applied masking response techniques that defend the accuracy of existing clustering power analysis techniques to around 50%, and it was confirmed that was the strongest attack on SIKE.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.179-182
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• 2023

양자 알고리즘인 Shor 알고리즘으로 공개키 암호의 보안성이 붕괴됨에 따라 NIST는 양자내성암호 표준화 공모전을 진행하였다. 또한 암호시스템의 양자 후 보안을 위해, 양자 컴퓨터상에서 암호 알고리즘들을 미리 구현하고 분석하는 연구가 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는, NIST 양자내성암호 공모전 Round 4의 후보 알고리즘인 Classic McEliece의 공개키 생성 양자 회로 구현을 제시하고 회로에 필요한 양자 자원을 추정한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.39-48
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• 2023

소인수 분해 및 이산대수 문제의 난제를 기반으로 설계된 기존의 공개키 암호 및 전자서명 체계가 1994년 제안된 Shor 알고리즘으로부터 안전성에 대한 위협을 받게 되자, NIST에서는 양자컴퓨팅 환경으로부터 보안성이 유지되는암호를 선정하기 위해 양자내성암호 공모전을 개최하였다. 총 3 Round를 통해 PQC 표준화 대상 알고리즘을 채택하였으며, 추가로 채택된 양자내성암호의 기반에 대한 다양성을 두기 위해 Round 4를 진행하였다. 따라서 본 논문에서는 표준화 대상으로 선정된 알고리즘(Selected Algorithms 2022)과 현재 Round 4를 진행하고 있는 알고리즘의 기반이 되는 배경지식과 구조를 설명하고, 알고리즘별 주요 사양을 통해 각각의 장단점을 살펴볼 것이다. 나아가 현재 양자내성연구단을 통해 우리나라에서 제안된 KpqC에 대해서도 간단히 소개할 것이다.

• Review of KIISC
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• v.32 no.1
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• pp.7-17
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• 2022

양자컴퓨터 개발이 가속화됨에 따라 기존 암호 기술이 기반하고 있는 수학적 난제가 실시간으로 해결될 수 있다는 문제점에 현실화되고 있다. RSA와 타원곡선 기반의 공개키 암호와 해시함수를 활용하여 만든 블록체인 역시 양자컴퓨터에 의해 해킹 가능성이 높아지고 있다. 블록체인 상에서 데이터 위·변조를 어렵게하기 위한 장치로 사용한 암호가 양자컴퓨터상에서 동작하는 양자알고리즘에 의해 해킹된다면 블록체인으로 보호되고 있는 데이터들의 안전성은 보장받을 수 없다. 이를 해결하기 위한 하나의 방안으로 양자알고리즘에 의해서도 해킹되지 않는 양자내성을 가진 블록체인이 제안되었다. 이와 더불어 블록체인이 기존에 가지고 있던 정보에 대한 안전한 이전을 성립하기 위한 기술에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 고에서는 양자 내성 블록체인과 이를 구현하기 위한 기술적 동향에 대해서 확인해 보도록 한다.