• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.33 no.3
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• pp.383-389
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• 2023

The development of quantum computers and the emergence of quantum algorithms such as Shor's algorithm and Grover's algorithm pose a significant threat to the security of existing cipher systems. Quantum algorithms can efficiently perform mathematical operations that take a long time on traditional computers. This characteristic can significantly reduce the time it takes to break modern cipher systems that rely on mathematical problems. To prepare for quantum attacks based on these algorithms, existing ciphers must be implemented as quantum circuits. Many ciphers have already been implemented as quantum circuits, analyzing quantum resources required for attacks and verifying the quantum strength of the cipher. In this paper, we present quantum circuits for LED lightweight block ciphers and explain each function of quantum circuits. Thereafter, the resources for the LED quantum circuit are estimated and evaluated by comparing them with other lightweight block ciphers.

• Review of KIISC
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• v.33 no.1
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• pp.7-12
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• 2023

현존 암호인프라에 대한 양자컴퓨터 위협이 가시화됨에 따라, 다각도의 양자리스크 대응 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서 양자컴퓨터 상에서 주어진 암호를 해독하기 위해서 소요되는 양자자원량(큐비트수, 양자게이트수, 수행시간 등)을 계산하여 양자보안강도를 추정하는 양자안전성 검증 기술은 대규모의 큐비트를 컨트롤할 수 있는 범용 양자컴퓨터가 아직 없는 상태에서는 쉽지 않은 기술이라 할 수 있다. 이에, 본 고에서는 암호 양자안전성 검증을 위한 현실적이고 유일한 접근이라 할 수 있는 <Q|Crypton> 기술 개념을 설명하고, 이러한 개념을 바탕으로 개발되고 있는 <Q|Crypton> 플랫폼의 전반적인 설명을 제공하고자 한다. 이러한 <Q|Crypton> 기술은 향후, 효율적이면서 높은 양자 저항성을 가지는 암호를 선별하는 데 있어서 실제적인 기여를 할 것으로 예상되고 있다.

• Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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• v.31 no.3
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• pp.323-330
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• 2021

Recently, the advantages of high-speed arithmetic in quantum computers have been known, and interest in quantum circuits utilizing qubits has increased. The Grover algorithm is a quantum algorithm that can reduce n-bit security level symmetric key cryptography and hash functions to n/2-bit security level. Since the Grover algorithm work on quantum computers, the symmetric cryptographic technique and hash function to be applied must be implemented in a quantum circuit. This is the motivation for these studies, and recently, research on implementing symmetric cryptographic technique and hash functions in quantum circuits has been actively conducted. However, at present, in a situation where the number of qubits is limited, we are interested in implementing with the minimum number of qubits and aim for efficient implementation. In this paper, the domestic hash function LSH is efficiently implemented using qubits recycling and pre-computation. Also, major operations such as Mix and Final were efficiently implemented as quantum circuits using ProjectQ, a quantum programming tool provided by IBM, and the quantum resources required for this were evaluated.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.117-117
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• 2015

공적개발원조(Official Development Assistance; 이하 ODA)는 세계 평화와 인류 공영에 이바지하기 위하여 개발도상국 또는 국제기구에 공여하는 증여(Grant) 및 양허적 성격의 차관(Concession Loan)으로(한국환경산업기술원, 2013), 당해 사업의 추진방식은 크게 양자간 원조와 다자간 원조 방식으로 구분된다. 양자간 원조는 공여국으로부터 수원국으로 원조자원이 직접 전달되는 방식인 반면, 다자간 원조방식은 IMF, ADB, IBRD, WB, EBRD, IDA 등 국제개발은행(MDB, Multilateral Development Bank) 및 UN 등에 출자 또는 출연됨으로써 간접적으로 원조자원이 전달되는 방식이다(오지택, 2012). 그리고 양자간 원조방식은 프로젝트 참여 국가를 제한하느냐, 제한하지 않느냐에 따라 구속성 원조(tied)와 비구속성(un-tied) 방식으로 구분된다. 그런데 이러한 양자간 ODA 원조 방식에 변화의 바람이 일고 있다. 국제 사회에서는 ODA 원조의 효과성 제고라는 명분하에 공여국들에게 원조방식의 비-구속성 원조를 촉구, 그 규모가 빠르게 증가하고 있다. 즉 ODA 비구속성 원조를 중심으로 한 또 하나의 시장이 성장하고 있는 것이다. 이에 본 논고에서는 ODA, 특히 물 관련 ODA 자금의 미래 성장 가능성을 살펴보고, 나아가 시장 분포, 프로젝트 특성 등을 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2020.11a
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• pp.405-408
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• 2020

양자 컴퓨터를 활용한 양자 알고리즘은 우리가 현재 사용하고 있는 많은 암호들의 안전성을 깨뜨릴 수 있다. 그루버 알고리즘을 n-bit 보안레벨을 가지는 대칭키 암호에 적용한다면 보안레벨을 O(2^n/2)까지 낮출 수 있다. 그루버 알고리즘을 적용하기 위해서는 우선 대상 암호가 양자 회로로 구현되어야 한다. 때문에 대상 블록암호를 양자 회로로 최적화하는 연구들이 최근 활발히 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 국산 경량 블록암호 LEA를 양자 회로에서 최적화 하였다. 기존의 LEA 양자 회로구현과 비교하여 양자 게이트는 더 많이 사용하였지만, 큐빗을 획기적으로 줄일 수 있었으며 이에 대한 성능 평가를 수행하였다. 마지막으로 제안하는 LEA 구현에 그루버 알고리즘을 적용하기 위한 양자 자원을 평가하였다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.13-20
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• 2023

양자 알고리즘이 구동 가능한 양자 컴퓨터는 현대 암호들이 기반하고 있는 수학적 난제들을 빠르게 해결할 수 있다, 대칭키 암호의 경우, Grover 알고리즘을 사용한 전수조사 가속화가 가능하며, 공개키 암호의 경우, Shor 알고리즘을 사용하여 RSA와 ECC가 기반하고 있는 난제들을 다항시간 내에 해결할 수 있다. 이에 다양한 대칭키 암호, 그리고 RSA와 ECC의 양자 해킹 방법론에 대한 연구들이 수행되고 있다. 물론 양자컴퓨터의 제한적인 성능으로 인해 실제 해킹이 가능한 수준은 아니지만, 양자 공격 회로를 제시하고 그에 필요한 양자 자원들을 분석하는 방식으로 실제 해킹 가능성에 대해 추정해 보는 연구 결과들이 발표되고 있다. 이에 본 기고에서는 양자 컴퓨터를 통한 대칭키 및 공개키 암호 해킹 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• 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.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.183-187
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• 2023

양자 컴퓨터가 빠르게 발전됨에 따라 기존의 공개키 암호들이 기반하고 있는 난제인 소인수분해, 이산로그 문제를 다항 시간 안에 풀 수 있는 Shor 알고리즘에 의해 기존 암호의 보안 강도 약화 및 무력화 시기가 다가오고 있다. NIST에서는 양자 컴퓨터 시대에 대비하여 양자 컴퓨터가 등장하더라도 안전한 암호인 양자내성암호에 관한 공모전을 개최하였다. 양자 컴퓨터 환경에서 암호 분석을 통해 암호의 보안 강도를 확인할 수 있는데, 이를 위해서는 암호를 양자회로로 구현해야한다. 본 논문에서는 NIST PQC 공모전의 4 라운드 후보 알고리즘인 HQC (Hamming Quasi-Cyclic)의 PKE (Public Key Encryption) 버전에 대한 키 생성 및 인코딩 연산 중 핵심 역할을 하는 바이너리 필드 산술과shortened Reed-Solomon 코드의 인코딩 연산에 대한 최적화된 양자회로 구현을 제안하고, 이를 위해 필요한 자원을 추정한다.

• KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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• v.12 no.6
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• pp.181-188
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• 2023

Block cipher is not expected to be safe for quantum computer, as Grover's algorithm reduces the security strength by accelerating brute-force attacks on symmetric key ciphers. So it is necessary to check the post-quantum security strength by implementing quantum circuit for the target cipher. In this paper, we propose the optimal quantum circuit implementation result designed as a technique to minimize the use of quantum resources (qubits, quantum gates) for SIMECK lightweight cryptography, and explain the operation of each quantum circuit. The implemented SIMECK quantum circuit is used to check the estimation result of quantum resources and calculate the Grover attack cost. Finally, the post-quantum strength of SIMECK lightweight cryptography is evaluated. As a result of post-quantum security strength evaluation, all SIMECK family cipher failed to reach NIST security strength. Therefore, it is expected that the safety of SIMECK cipher is unclear when large-scale quantum computers appear. About this, it is judged that it would be appropriate to increase the block size, the number of rounds, and the key length to increase the security strength.

• Review of KIISC
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• v.32 no.2
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• pp.59-67
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• 2022

사물인터넷 상에서 활용되는 경량암호알고리즘은 높은 보안성과 함께 가용성을 제공할 수 있다는 장점으로 인해 활발히 연구되고 있다. 하지만 경량암호알고리즘은 양자컴퓨터 상에서의 Grover 알고리즘에 의해 해킹될 가능성을 가지고 있다. IBM 그리고 Google을 선두로 한 국제 대기업 및 국가 단위의 연구진들의 활발한 연구로, 고성능 양자 컴퓨터 '개발이 앞당겨지고 있다. 공개키 암호와 달리, 대칭키 암호는 양자 컴퓨터로부터 안전하다고 추정되는 문제를 기반으로 하고 있지만 경량화된 암호화 구조에 의해 심각한 보안 취약점을 야기할 수 있다. 본고에서는 사물인터넷을 위한 경량암호를 실제 해킹할 수 있는 양자컴퓨터의 현재 가용 자원에 대해 확인해 보며 이를 통해 양자컴퓨터의 한계점과 앞으로의 사물인터넷 보안의 안전성에 대해 확인해 보도록 한다.