• ETRI Journal
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• 제41권6호
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• pp.863-872
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• 2019

Elliptic curve cryptography is a relatively lightweight public-key cryptography method for key generation and digital signature verification. Some lightweight curves (eg, Curve25519 and Curve Ed448) have been adopted by upcoming Transport Layer Security 1.3 (TLS 1.3) to replace the standardized NIST curves. However, the efficient implementation of Curve Ed448 on Internet of Things (IoT) devices remains underexplored. This study is focused on the optimization of the Curve Ed448 implementation on low-end IoT processors (ie, 8-bit AVR and 16-bit MSP processors). In particular, the three-level and two-level subtractive Karatsuba algorithms are adopted for multi-precision multiplication on AVR and MSP processors, respectively, and two-level Karatsuba routines are employed for multi-precision squaring. For modular reduction and finite field inversion, fast reduction and Fermat-based inversion operations are used to mitigate side-channel vulnerabilities. The scalar multiplication operation using the Montgomery ladder algorithm requires only 103 and 73 M clock cycles on AVR and MSP processors.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.545-550
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• 2018

간단한 덧셈, 회전연산, 그리고 XOR 연산자로 구성된 초경량 블록 암호 알고리즘 CHAM은 저사양 사물인터넷과 고사양의 플랫폼 상에서 모두 효율적인 구현이 가능하다. 특히 CHAM 블록 암호 알고리즘은 저사양 사물인터넷 플랫폼 상에서 연산속도를 향상시키는 방안에 대해 심도있게 고민된 알고리즘이다. 본 논문에서는 저사양 사물인터넷 플랫폼 8-비트 AVR 상에서 매우 제한적인 프로그램 메모리 공간을 최소로 하면서 연산속도는 극대화하는 방안에 대해 확인해 보도록 한다. 이를 위해 프로그램 코드는 1 라운드 혹은 2 라운드 기반의 부분 반복문을 활용하였으며 라운드 키 접근을 효율화하기 위해 메모리 공간을 정렬하였다. 최소한의 레지스터 활용 및 데이터 업데이트를 통해 성능 향상 및 코드 크기를 최적화하였다. 그 결과 CHAM 64/128, 128/128, 그리고 128/256의 경우 RANK 파라미터 상에서 29.9, 18.0, 그리고 13.4를 달성하였다. 이는 현존하는 블록암호 알고리즘 구현 중 최상의 결과이다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제12권3호
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• pp.145-153
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• 2014

The improvements of embedded processors make future technologies including wireless sensor network and internet of things feasible. These applications firstly gather information from target field through wireless network. However, this networking process is highly vulnerable to malicious attacks including eavesdropping and forgery. In order to ensure secure and robust networking, information should be kept in secret with cryptography. Well known approach is public key cryptography and this algorithm consists of finite field arithmetic. There are many works considering high speed finite field arithmetic. One of the famous approach is Montgomery multiplication. In this study, we investigated Montgomery multiplication for public key cryptography on embedded microprocessors. This paper includes helpful information on Montgomery multiplication implementation methods and techniques for various target devices including 8-bit and 16-bit microprocessors. Further, we expect that the results reported in this paper will become part of a reference book for advanced Montgomery multiplication methods for future researchers.

• 정보보호학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.815-824
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• 2013

임베디드 마이크로 프로세서는 기존의 컴퓨터에 비해 제한적인 컴퓨팅 파워로 인해 간단한 연산과 작업의 수행에 보다 적합한 기기로 간주되어 왔다. 하지만 최근 들어 임베디드 마이크로 프로세서의 발전으로 인해 다양한 서비스를 제공하는 것이 가능해 졌다. 이와 더불어 안전하고 신뢰성 높은 서비스의 제공을 위해 임베디드 장비 상에서의 보안의 중요성이 갈수록 높아지고 있다. 현재 임베디드 장비 상에서의 다양한 암호화 구현 기법들이 제시되고 있다. 본 논문에서는 대표적인 8-, 16-, 32-비트 임베디드 장비인 AVR, MSP, 그리고 ARM 상에서 진행된 다양한 보안 구현 결과들을 비교 분석한다. 이는 추후 연구자들의 임베디드 장비 상에서의 암호 구현 연구에 많은 도움이 될 것이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.1217-1223
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• 2020

CHAM은 저사양 프로세서를 지원하기 위한 경량 블록암호로, 한국의 국가보안기술연구소에서 개발되었다. 블록암호의 원활한 동작을 위해서는 블록암호 운용 모드를 적용하는데 그 중에서 카운터 모드는 낮은 구현 난이도와 병렬 연산 지원으로 뛰어난 효율을 자랑한다. 본 논문에서는 블록암호 CHAM의 카운터 운영 모드를 최적 구현한 결과물을 제시한다. 제안기법은 사전 연산을 통해 일부 라운드를 생략하는 것으로 기존 CHAM보다 빠른 연산 속도를 가진다. 또한, 라운드 함수 진입 전 라운드 키의 일부를 레지스터에 선행 로드하는 것으로 라운드 함수마다 라운드 키를 로드하는 시간을 160cycles만큼 감소시켰다. 제안하는 기법은 기존 기법에 비해 고정키 시나리오 상에서 6.8%, 가변키 시나리오 상에서 4.5%의 성능 향상이 있었다.