• 정보처리학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.55-63
• /
• 2017

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
• /
• pp.1189-1190
• /
• 2023

양자 컴퓨터가 발전함에 따라 RSA, ECC 등 기존 공개키 암호 알고리즘의 해독 가능성이 점점 커지고 있으며, 이러한 양자 위협에 대응하기 위해 양자 내성을 갖는 암호, 즉 PQC에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 국가·공공기관에서 도입하는 보안 제품에서 암호 기능을 사용시 검증필 암호 모듈 탑재가 필요하지만, 현재 NIST는 표준화 대상 알고리즘만 선정하였을 뿐 국내외 모두 표준화가 완료되지 않아 PQC는 KCMVP 검증대상 암호로 포함되어 있지 않다. 본 논문에서는 KCMVP(국내 암호 모듈 검증 체계)와 PQC의 최근 동향을 알아보고 KCMVP에 PQC알고리즘을 도입할 때의 고려 사항에 대해 분석한다.

• 정보보호학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.57-64
• /
• 2021

기존의 공개키 암호가 양자 알고리즘에 취약함이 밝혀지고 양자컴퓨터의 개발이 현실화됨에 따라 NIST는 미연방표준 양자 내성 암호 공모전을 실시하고 있다. FALCON은 공모전 Round 3까지 통과한 전자서명 알고리즘으로 서명 및 검증 속도가 빠르고 공개키 및 서명 길이가 짧다는 장점이 있다. 하지만 FALCON은 부동소수점 연산 등 특별한 구조로 설계되어 새로운 형태의 부채널 공격이 존재할 수 있다. 본 논문에서는 FALCON에 대한 세 가지 전력 분석 공격의 가능성을 제시한다. 또한 주어진 공격을 활용하여 개인키를 복원하는 방안에 대해서 제시한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2020년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.123-126
• /
• 2020

IoT(Internet of Things) 시대가 활성화되면서 개인정보를 포함한 많은 정보들이 IoT 디바이스들을 통해 전달되고 있다. 정보보호를 위해 암호화하여 통신하는 것이 중요하며 성능의 제한으로 인해 경량 보안 프로토콜 사용이 요구된다. 현재 많은 암호 시스템들은 인수분해 그리고 이산대수의 어려움에 기반하고 있다. 하지만 양자 알고리즘이 실현 가능한 양자 컴퓨터가 개발된다면 앞선 문제들을 쉽게 해결할 수 있다. 이에 본 논문에서는 양자내성암호 중 코드기반암호를 사용한 경량 보안프로토콜을 제안한다. 기존 프로토콜과 비교 분석해보고 안전성 분석 또한 실시하였다.

• 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.

• 정보보호학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.111-119
• /
• 2020

동형암호(homomorphic encryption)는 암호화된 데이터 사이에서 임의의 연산을 가능하게 하는 유망한 암호학적 스킴(scheme)이다. 이를 활용하면 암호화된 데이터를 복호화하지 않고, 암호화된 상태에서 임의의 연산을 수행 할 수 있을 뿐만아니라, 격자를 기반(lattice-based)으로 하여 양자 알고리즘에 내성(resistant)이 있어 안전하다. 하지만, 동형암호를 이해하기 위해서는 전문적인 암호 또는 계산적인 이론의 지식과 이해가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 완전동형암호(fully homomorphic encryption)의 기저에 있는 LWE(learning with error) 문제에서부터 완전동형암호의 핵심인 NAND 게이트와 부트스트래핑(bootstrapping)까지의 과정을 어렵지 않게 설명하여 초보자들의 이해를 돕고자 한다.

• 정보보호학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.85-96
• /
• 2023

LWE-like 암호는 지난 몇 년간 표준화 선정 대상 유력 후보로 주목받았다. 실제로 NIST가 선정한 양자내성암호 표준화 진행 대상 4종 중 2종이 LWE 기반 암호인만큼, LWE-like 암호는 많은 중요성을 가지고 있으며 이에 따라 LWE-like 암호에 대한 부채널 분석/대응 기술 연구가 활발히 진행되었다. 특히 전력/전자파를 이용한 분석과 이에 대한 마스킹 대응기법 연구가 많은 결실을 맺었다. 따라서 본 논문은 LWE-like KEM/전자서명에 대한 부채널 대응기술 중 마스킹 기법 동향을 서술한다. LWE-like KEM에 대한 1차 및 고차 마스킹 기법 연구 동향을 정리하고, LWE-like 전자서명에 대한 고차 마스킹 기법 동향을 정리한다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.463-471
• /
• 2021

NIST(National Institute of Standards and Technology)에서는 2016년부터 양자컴퓨팅 환경을 대비하여 양자내성암호 표준화 사업을 진행하고 있다. 현재 3라운드가 진행 중이며, 대부분 후보자(5/7)는 격자기반 암호이다. 격자기반 암호는 효율적인 연산 처리와 적절한 키 길이를 제공하여 다른 기반의 양자내성 암호보다 리소스가 제한적인 임베디드 환경에서도 적용이 가능하다는 평가를 받고 있다. 그중 SABER KEM은 효율적인 모듈러스와 연산 부하가 큰 다항식 곱셈을 처리하기 위해 Toom-Cook 알고리즘을 제공한다. 본 논문에서는 ARMv8-A 환경에서 ARM/NEON을 활용하여 SABER의 Toom-Cook 알고리즘에서 평가와 보간 과정에 대한 최적화 구현 방법을 소개한다. 평가과정에서는 ARM/NEON의 효율적인 인터리빙 방법을 제안하며, 보간 과정에 서는 다양한 임베디드 환경에서 적용 가능한 최적화된 구현 방법론을 소개한다. 결과적으로 제안하는 구현은 이전 레퍼런스 구현보다 평가과정에서는 약 3.5배 보간과정에서는 약 5배 빠른 성능을 달성하였다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제31권6호
• /
• pp.1149-1156
• /
• 2021

Brute force 공격을 가속화 시키는 Grover 알고리즘은 대칭키 암호의 키 복구에 적용 가능하며, NIST에서는 대칭키 암호에 대한 Grover 공격 비용을 양자 후 보안 강도 추정에 활용하고 있다. 본 논문에서는 DES를 양자 회로로 최적화 구현하여 Grover 알고리즘 공격 비용을 추정한다. NIST에서는 128, 192, 256-bit 키를 사용하는 대칭키 암호에 대해 AES의 공격 비용을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. DES에 대해 추정한 공격 비용은 DES가 양자 컴퓨터의 공격으로부터 어느 정도의 내성을 가지고 있는지 분석해볼 수 있다. 현재 64-bit 키를 사용하는 대칭키 암호들에 대한 양자 후 보안 지표가 아직 존재하지 않기 때문에 본 논문에서 추정한 64-bit 키를 사용하는 DES에 대한 Grover 공격 비용이 기준으로 활용될 수 있다. 제안하는 DES의 양자 회로 구현 적합성 및 공격 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.75-86
• /
• 2023

현재 금융거래 서비스에서 보편적으로 사용하는 RSA와 ECC 같은 공개키 암호 알고리즘은 양자 컴퓨터가 실현되면 더 이상 안전성을 보장할 수 없으므로 기존 레거시 알고리즘을 양자내성암호로 전환해야 한다. 하지만 다양한 서비스에 사용 중인 알고리즘을 교체하는 데에는 상당한 시간이 소요될 것으로 예상된다. 다가올 전환기를 대비하기 위하여 두 알고리즘을 결합하는 하이브리드 방식에 관한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 레거시 알고리즘인 ECDH 알고리즘과 양자내성암호 알고리즘인 NTRU 알고리즘을 결합하여 세션키를 생성하는 하이브리드 세션키교환 프로토콜을 제안한다. TLS 1.3 기반 하이브리드 키 교환을 위해 IETF에서 제안한 방식들을 적용해본 결과 기존 금융거래 세션 보호 솔루션에 우리가 제안한 프로토콜을 사용하면 안전성을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.