• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2021.11a
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• pp.290-292
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• 2021

양자 컴퓨터 기술의 발전에 따라 현재 사용되고 있는 암호 알고리즘과 시스템들이 위협받고 있다. 이러한 시대적 흐름에 따라 양자 컴퓨터로도 쉽게 해결할 수 없는 양자내성암호의 개발이 요구되고 있으며, 미국 NIST 에서는 양자내성암호의 표준화를 위한 공모전을 진행하고 있다. 본 논문에서는 공모전 최종 후보 중 하나인 NTRU 알고리즘을 가속화하기 위한 성능 분석을 진행하였다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2021.11a
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• pp.236-239
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• 2021

IoT 기기가 발전으로 블루투스 활용도와 보안에 대한 관심이 증가하면서, 블루투스와 관련된 취약점이 매년 발생하고 있다. 보안을 높이기 위하여 블루투스 4.2 버전부터 페어링 단계에서 타원곡선 디피-헬먼 키 교환을 적용하였지만 타원곡선 기반의 암호들은 양자컴퓨터의 발전과 Shor 알고리즘에 의해 더 이상 안전하다고 보기 어렵다. 본 논문에서는 양자 환경에서 발생할 법한 블루투스 관련 취약점을 미연에 방지하기 위하여 페어링 단계에 적용된 기존의 암호 대신 양자 내성 암호 NewHope를 적용한 블루투스 모델을 제안한다.

• Review of KIISC
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• v.27 no.6
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• pp.33-40
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• 2017

양자 컴퓨터의 개발 가능성이 증가됨에 따라 인수분해나 이산대수 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 Shor 알고리즘의 구현 가능성이 늘어나고 있다. 기존 RSA와 ECC 기반 암호시스템은 Shor 알고리즘이 구현될 경우 다항시간 안에 해독이 가능하기 때문에, 이를 대체할 후 양자 암호의 필요성이 대두되고 있으며, 이러한 후 양자 암호 중 격자 기반 암호는 빠른 속도와 비교적 작은 키 사이즈로 각광받고 있다. 후 양자 암호를 실생활에서 사용하려면 양자 컴퓨터 이외에 기존 공격에 대한 안전성도 고려해야 하며, 가장 강력한 암호 분석으로 알려진 부채널 분석에 대한 안전성 또한 필수적으로 구비되어야 한다. 본 논문에서는 격자 기반 암호에 대한 부채널 분석 및 대응기술 동향에 대해 알아본다.

• Transactions on Semiconductor Engineering
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• v.1 no.1
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• pp.1-8
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• 2023

This paper presents the design and implementation of Crystals-Kyber, a next-generation postquantum cryptography, as a hardware accelerator on an FPGA using High-Level Synthesis (HLS). We optimized the Crystals-Kyber algorithm using various directives provided by Vitis HLS, configured the AXI interface, and designed a hardware accelerator that can be implemented on an FPGA. Then, we used Vivado tool to design the IP block and implement it on the ZYNQ ZCU106 FPGA. Finally, the video was recorded and H.264 compressed with Python code in the PYNQ framework, and the video encryption and decryption were accelerated using Crystals-Kyber hardware accelerator implemented on the FPGA.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.33 no.2
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• pp.211-222
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• 2023

Multivariate quadratic equations (MQ)-based public-key cryptographic algorithms are one of promising post-quantumreplacements for currently used public-key cryptography. After selecting to NIST Post-Quantum Cryptography StandardizationRound 3 as one of digital signature finalists, Rainbow was cryptanalyzed by advanced algebraic attacks due to its multiple layered structure. The researches on MQ-based schemes are focusing on UOV with a single layer. In this paper, we propose a new MQ-signature scheme based on UOV using the combinations of the special structure of linear equations, spare polynomials and random polynomials to reduce the secret key size. Our scheme uses the block inversion method using half-sized blockmatrices to improve signing performance. We then provide security analysis, suggest secure parameters at three security levels and investigate their key sizes and signature sizes. Our scheme has the shortest signature length among post-quantumsignature schemes based on other hard problems and its secret key size is reduced by up to 97% compared to UOV.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2021.05a
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• pp.167-170
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• 2021

현재, 주요 선진국들을 포함하여 Google과 IBM과 같은 국제 대기업들을 필두로 양자 컴퓨터 개발에 전폭적인 투자들을 하고 있다. 양자 컴퓨터는 특정 분야에 있어 월등한 계산 능력을 보여주며, 기존 컴퓨터에서는 해결할 수 없던 몇몇 문제들을 빠른 시간 내에 해결한다. 이러한 양자 컴퓨터의 등장은 기존 컴퓨터에서는 사실상 풀 수 없는 암호 알고리즘들을 빠른 시간 내에 해결하여 암호학계에 큰 위협이 되고 있다. 현재 사용하고 있는 대부분의 공개키 암호 알고리즘인 RSA와 ECC(Elliptic Curve Cryptography) 또한 공격 대상이다. NIST에서는 다가오는 양자 컴퓨터 시대에 대비하여 양자내성암호 공모전을 주최하였으며 현재 라운드 3에 도입하였다. 본 논문에서는 라운드 3의 후보 알고리즘인 코드기반암호를 공격하는 ISD(Information Set Decoding) 알고리즘에 관한 동향을 조사하였다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.27-37
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• 2023

양자 컴퓨팅의 발전으로 기존의 전자서명 기법에 사용되던 소인수분해 문제와 이산로그 문제가 다항 시간 내에 풀린다. 그에 따라 국내외에서는 양자 컴퓨팅 환경에서도 안전한 암호 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미국 국립 표준 기술 연구소에서 양자 내성 암호 기법의 표준을 설립하고자 Post-Quantum Cryptography Standardization Process를 진행하였으며 전자서명 기법으로는 CRYSTALS-Dilithium, FALCON, SPHINCS+가 표준으로 선택되었다. 국내에서도 양자 내성 암호 표준 수립을 위하여 KpqC 공모전이 개최되었다. 본 논문에서는 KpqC 공모전 Round 1에 제안된 격자 기반 전자서명 기법 중 Dilithium과 같이 Fiat-Shamir with aborts paradigm 구조로 설계된 3개의 기법, HAETAE, GCKSign, NCC-Sign을 분석하고 Dilithium과 함께 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.05a
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• pp.113-115
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• 2023

SMAUG는 2023년 한국형 양자내성암호 표준화 공모전인 KpqC의 공개키 부문의 1차 후보로 당선된 양자내성암호 알고리즘이다. SMAUG는 MLWE와 MLWR을 사용한 격자 기반 알고리즘으로, 비슷한 문제를 사용하는 CRYSTALS-Kyber에 비해 키 크기가 작다는 장점이 존재한다. 본 논문에서는 SMAUG를 ARMv8 프로세서 상에서 구현하였다. 곱셈 연산의 가장 최하위 모듈을 병렬 구현하여 연산 속도를 빠르게 하는데 집중하였다. 구현 결과 곱셈 알고리즘은 최대 24.62배, 암호 연산에 적용할 경우 최대 3.51배 성능 향상이 있었다.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.31 no.3
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• pp.533-544
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• 2021

Using Shor algorithm, factoring and discrete logarithm problem can be solved effectively. The public key cryptography, such as RSA and ECC, based on factoring and discrete logarithm problem can be broken in polynomial time using Shor algorithm. NIST has been conducting a PQC(Post Quantum Cryptography) standardization process to select quantum-resistant public key cryptography. The multivariate quadratic based signature scheme, which is one of the PQC candidates, is suitable for IoT devices with limited resources due to its short signature and fast sign and verify process. We analyzes classic attacks and quantum attacks for Rainbow which is the only multivatiate quadratic based signature scheme to be finalized up to the round 3. Also we compute the attack complexity for the round 3 Rainbow parameters, and analyzes the security level of Rainbow, one of the PQC standardization candidates.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2021.11a
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• pp.592-595
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• 2021

양자 알고리즘인 그루버나 쇼어 알고리즘에 의해 현존하는 암호 체계들이 무너질 수 있으며, 블록체인 네트워크를 기반으로 타원곡선 암호 및 타원곡선 전자서명을 사용하는 암호화폐의 안전성 또한 위협받고 있다. 따라서 암호화폐에도 양자 컴퓨터에 대한 대응책이 필요하다. 본 논문에서는 시계열 예측에 적합한 순환형 신경망을 활용하여 양자 저항성을 가지는 암호화폐들의 가격을 예측하고 분석한다. 데이터가 부족하였으나 학습 결과 0.005 이하의 손실을 달성하였으며, 최근 15일의 데이터를 통해 예측한 결과, 모두 소폭 상승할 것으로 나타났다. 향후에는 더 많은 데이터를 통해 더 정확한 예측이 가능한 신경망을 설계하고 다양한 양자 관련 이슈들을 참고하여 분석을 수행하고자 한다.