본 논문에서는 $GF(2^m)$상의 고속 타원곡선 암호 프로세서를 제안한다. 제안한 암호 프로세서는 타원곡선 정수 곱셈을 위해 Lopez-Dahab Montgomery 알고리즘을 채택하고, $GF(2^m)$상의 산술 연산을 위해 가우시안 정규 기저(Gaussian Normal Basis: GNB)를 이용한다. 본 논문에서 구현한 타원곡선 암호 프로세서는 m=163을 선택하였으며 NIST(National Institute of Standard and Technology)에서 권고하는 5개의 $GF(2^m)$ 필드 크기 중에서 가장 작은 값으로 GNB 타입 4가 존재한다. 제안한 타원곡선 암호 프로세서는 Host Interface, Data Memory, Instruction Memory, Control로 구성되어 있으며 Xilinx XCV2000E FPGA칩을 이용하여 구현한다. FPGA 구현결과 제안된 타원곡선 암호 프로세서는 기존의 연구결과에 비해 속도에서 약 2.6배의 성능 향상을 보이며 훨씬 낮은 하드웨어 복잡도를 가진다.
타원곡선 암호 사용에 있어 암호학적으로 안전한 타원곡선의 선택이 안전한 암호 스킴 구성에 있어서 대단히 중요하다. 현재까지 알려진 공격에 대하여 타원곡선의 안전성 결정 요소 가운데 하나가 타원곡선 그룹의 위수이다. 따라서, 타원곡선의 랜덤 커브 생성에 있어 위수 계산은 필수적이다. characteristic이 2인 경우, 효율적인 랜덤 커브 생성 알고리즘은 early-abort 전략을 사용한 알고리즘으로 SEA 알고리즘을 abort 단계에 사용하고, 위수 계산에 Satoh 알고리즘을 사용한 방법이다$^[1]$. [1]에서 abort 단계에서 사용하는 SEA 알고리즘을 변형하여 사용하였다고 기술되어있는데, 구체적인 방법이 제시되지는 않았다. 우리는 이 논문에서, abort 하게 되는 경우에 대하여 관련된 파라미터들을 살펴봄으로써, abort 단계에 소요되는 시간을 효율적으로 줄이는 SEA 알고리즘 변형 방법을 제안하고, 이의 근거로 실험한 결과를 제시하고자 한다.
최근 들어 유, 무선 네트워크를 통한 통신이 비약적으로 발전함에 따라 다양한 서비스가 통신망을 통하여 일상적으로 이루어지고 있다. 이에 따라 데이터 및 개인 정보를 보호할 수 있는 기술이 필수적으로 요구되어 지고 있으며, 이러한 정보보호 문제를 해결할 수 있는 보안 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 다양한 암호 알고리즘들 중 타원곡선 암호의 키 선택 범위를 확장하기 위하여 실수체 기반 타원곡선 알고리즘의 연산항에 대한 연구를 수행하였다. 실험 결과, 실수체를 사용한 타원곡선 암호는 기존의 정수를 이용한 타원곡선 암호보다 다양한 키를 선택할 수 있어 보다 안전한 암호 시스템을 구현할 수 있음을 알 수 있었다.
유비쿼터스 환경에서 계산의 복잡성,메모리,전력소비등의 제약성으로 인하여 공개키 암호시스템을 적용하기는 매우 어렵다. 초타원 곡선 암호시스템은 RSA나 ECC보다 짧은 비트 길이를 가지고 동일한 안전성을 제공한다. 초타원 곡선 암호시스템에서 스칼라 곱셈은 핵심적인 연산이다. T.Lange는 다수의 좌표를 사용하여 초타원 곡선 암호시스템에서 역원 연산이 없는 스칼라 곱셈 알고리즘을 개발 하였다.그러나 다수의 좌표를 사용하는 것은 SCA에 노출되고 더 많은 메모리가 요구 된다. 본 논문에서는 초 타원곡선 암호시스템에서 동시원알고리즘을 가진 안전한 스칼라 곱셈 알고리즘을 개발하였다. 안전성 과 성능을 위하여 동시역원 알고리즘을 적용하였다 개발한 알고리즘은 SPA와 DPA 에 안전하다.
본 논문에서는 전력 공격에 대응하는 효과적인 타원곡선 상수배 알고리즘을 제안하고 기존의 여러 대응방법과 비교해 몇가지 장점을 제시하였다. 타원곡선 암호시스템에 대한 전력 공격의 대응방법으로 스칼라 정수의 랜덤 분할을 이용한 다중 상수배 알고리즘을 사용하였으며 이 방법의 계산량은 기존의 대응방법과 비교해 적은 연산량을 가지고 있다. 윈도우 크기가 4인 제안된 대응방법은 기존의 대응방법들과 비교해 약 46.6%∼83.6%가 향상되었다.
이 논문에서는 RFID(Radio Frequency IDentification)에 대한 여러 가지 보안위협에 대하여 간단히 알아보고 그에 대응하는 안전한 암호학적 도구(Primitive)에 대하여 알아보겠다. 공개키 암호시스템(PKC, Public Key Cryptosystem)에 사용되는 타원곡선(EC, Elliptic Curve) 암호, NTRU(N-th degree TRUncated polynomial ring) 암호, Rabin 암호 등은 초경량 하드웨어 구현에 적합한 차세대 암호시스템으로서 안전한 RFID 인증서비스 제공과 프라이버시보호를 가능케 한다. 특히, 본고에서는 초경량 키의 길이, 저전력 소모성, 고속구현 속도를 갖는 타원곡선암호의 안전성에 대한 가이드라인을 제공하겠다.
그룹통신에 대한 관심이 높아지면서 이제 그룹통신 보안문제도 점점 관심을 얻어가고 있다. 보안문제 중에서 그룹보안통신에서 사용하는 그룹 키 관리가 보안의 초석이라고 할 수 있다. 그룹 키 관리는 그룹 키 분배와 그룹 키 동의가 있는데 본 논문에서는 그룹키 동의에 대해 다룬다. 이제껏 그룹 키 동의는 디피-헬만(Diffie-Hellman)을 기반으로 키 동의를 해 왔다. 본 논문에서는 디피-헬만을 대신하여 타원곡선에서 이산로그문제의 어려움을 바탕으로 한 타원곡선 디피-헬만의 사용을 제시하며, 타원 곡선 디피-헬만을 기반으로 한 키 트리 기반 그룹 키 생성의 성능을 분석한다.
본 논문은 최소한의 정보량을 가지고 높은 안전성을 제공하는 타원곡선과 스마트 카드의 PIN을 동시에 이용하는 이미지 분배에 대한 프로토콜을 제안한다. 타원 곡선 공개키 암호 알고리즘의 이용은 이미지 분배과정에서 필요한 계산 속도를 빠르게 함으로써 실제로 분배 시스템을 구현하였을 때 보다 효율적이고 편리한 이용환경을 제공할 수 있고 알고리즘과 스마트 카드의 고유 PIN을 이용하기 때문에 가지는 높은 안전성은 사용자들에게 이미지 분배하는 과정에서의 지불시스템에 대한 신뢰성을 가지게 할 수 있다. 이와 같이 타원곡선 공개키 암호 알고리즘과 스마트 카드를 이용해 설계된 이미지 분배과정에서의 지불시스템은 이동 컴퓨팅 환경에서도 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.
암호는 컴퓨터의 보안을 위해서 사용되는 중요한 기법중 하나이다. 암호 시스템은 많은 연구를 통해 연구되고 발전되었는데, 키를 사용하는 암호 알고리즘은 대칭키 기법과 비대칭키 기법으로 나눌 수 있다. 대칭키 기법은 비대칭키 기법에 비해 좋은 성능을 보여주지만 키 교환의 문제로 인해, 비대칭키 기법과 병행하여 사용하는 경우가 많다. 하지만 비대칭키 기법은 성능 면에서 부담이 되기 때문에 센서 네트워크와 같이 적은 자원을 가지는 네트워크 환경에서 사용하기 힘들다. 하지만 1985년 타원곡선암호의 발표로 비대칭키 기법의 성능은 매우 향상되게 되었다. 본 논문에서는 타원곡선암호에 대해 알아보고, 타원곡선암호의 구현에 관련된 연구에 대해 알아본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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