• 한국통신학회논문지
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• 제26권10B호
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• pp.1491-1500
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• 2001

본 논문에서는 AES Rijndael 암호 알고리즘을 구현하는 암호 프로세서를 설계하였다. 하드웨어 공유를 통해 면적을 감소시키기 위해 1라운드 동작을 2개의 부분 라운드로 나누고 각 부분 라운드를 4 클록으로 구현하였다. 라운드 당 평균 5 클록의 연산 효율을 만들기 위해 인접한 라운드간에 부분 라운드 라이프라인 동작 기법을 적용하고, 키 설정 오버헤드 시간을 배제하기 위해, 암호 및 복호 동작의 라운드 키를 온라인 계산 기법을 사용하여 생성하였다. 그리고 다양한 응용 분야에 적용하기 위해, 128, 192, 256 비트의 3가지 암호 키를 모두 지원할 수 있도록 하였다. 설계된 암호 프로세서는 약 36,000개의 게이트로 구성되며 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS 공정에서 약 200Mhz의 동작 주파수를 가지며, 키 길이가 128 비트인 AES-128 ECB 동작 모드에서 약 512 Mbps의 암.복호 율의 성능을 얻을 수 있었다.

• 전기학회논문지P
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• 제67권1호
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• pp.9-14
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• 2018

In this paper, we introduce an AES-based security chip for the embedded system of Internet of Things(IoT). We used Verilog HDL to implement the AES algorithm in FPGA. The designed AES module creates 128-bit cipher by encrypting 128-bit plain text and vice versa. RTL simulations are performed to verify the AES function and the theory is compared to the results. An FPGA emulation was also performed with 40 types of test sequences using two Altera DE0-Nano-SoC boards. To evaluate the performance of security algorithms, we compared them with AES implemented by software. The processing cycle per data unit of hardware implementation is 3.9 to 7.7 times faster than software implementation. However, there is a possibility that the processing speed grow slower due to the feature of the hardware design. This can be solved by using a pipelined scheme that divides the propagation delay time or by using an ASIC design method. In addition to the AES algorithm designed in this paper, various algorithms such as IPSec can be implemented in hardware. If hardware IP design is set in advance, future IoT applications will be able to improve security strength without time difficulties.

• ETRI Journal
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• 제33권3호
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• pp.434-442
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• 2011

This paper presents a practical differential fault analysis method for the faulty Advanced Encryption Standard (AES) with a reduced round by means of a semi-invasive fault injection. To verify our proposal, we implement the AES software on the ATmega128 microcontroller as recommended in the standard document FIPS 197. We reduce the number of rounds using a laser beam injection in the experiment. To deduce the initial round key, we perform an exhaustive search for possible key bytes associated with faulty ciphertexts. Based on the simulation result, our proposal extracts the AES 128-bit secret key in less than 10 hours with 10 pairs of plaintext and faulty ciphertext.

• 정보보호학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.15-25
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• 2002

본 논문에서는 AES Rijndael 블록 암호 알고리즘을 구현하는 고속 암호 프로세서를 설계하였다. 기존 Rijndael 알고리즘의 고속 동작을 제약하는 라운드 키 계산에 따른 성능 저하 문제를 제거하기 위해, 연산 라운드 구조를 수정하여 라운드 키 계산 동작을 1 라운드 이전에 온라인 방식으로 처리하는 방식을 사용하였다. 그리고 128, 192, 256 비트 키를 지원하는 모듈화된 라운드 키 생성회로를 설계하였다. 설계된 암호 프로세서는 라운드 당 1 클록을 사용하는 반복 연산 구조를 갖고 있으며, 다양한 응용 분야에 적용하기 위해 기존 ECB, CBC 모드와 함께 AES의 새로운 동작 모드로 고려되고 있는 CTR 모드를 지원한다. Verilog HDL로 모델링된 암호 프로세서는 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS 공정의 표준 셀 라이브러리로 합성한 결과 약 51,000개의 게이트로 구성되며, 시뮬레이션 결과 7.5ns의 최대 지연을 가지고 있어서 2.5V 전압에서 125Mhz의 동작 주파수를 갖는다. 설계된 프로세서는 키 길이가 128 비트인 ECB 모드인 경우 약 1.45Gbps의 암.복호율의 성능을 갖는다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.971-977
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• 2019

본 논문에서는 국제 표준 블록 암호 AES와 국산 표준 경량 블록 암호인 LEA의 암복호화 속도를 비교 실험한 결과를 소개하고, LEA의 사물인터넷 기기 통신에의 활용 가능성을 확인한다. 두 암호 알고리즘의 속도 측정을 위하여, AES의 경우는 256비트의 무작위 생성 비밀키를, LEA의 경우는 128비트의 무작위 생성 비밀키를 이용하여 암복호화를 수행하였다. 아두이노를 이용한 실험을 진행한 결과, 256비트 비밀키 AES 알고리즘의 경우 암복호화에 약 45ms가 소모되었고, LEA의 경우 128비트 비밀키에 대하여 암복호화에 약 4ms가 소모되었다. 알고리즘 구현 방식과 실험 환경에 따라 속도 차이는 매우 다양할 수 있으나, 본 실험 결과를 통하여 LEA 알고리즘은 경량 에너지 환경을 요구하는 사물인터넷 기기의 보안 알고리즘으로서 충분히 고려해볼 만하다는 것을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.67-77
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• 2006

Radio Frequency IDentification (RFID) 시스템은 최근 수많은 산업분야에서 각광받고 있는 근거리 자동 인식 기술이다. 이러한 RFID 시스템에서 전송 데이터에 대한 보안과 프라이버시 보호는 점차 심각한 문제로 인식되고 있으며, 이를 해결하기 위해서는 강도 높은 암호 알고리즘을 이용한 전송 데이터의 암호화가 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 RFID 태그에 구현 가능한 초소형 Advanced Encryption Standard (AES) 연산기를 제안한다. 제안하는 연산기는 3,992 게이트 카운트의 작은 크기를 가지면서 암호화와 복호화가 모두 가능하다. 또한 128-비트 한 블록에 대해 암호화를 446 클락 사이클, 복호화를 607 클락 사이클에 처리하므로 기존에 발표된 초소형 AES 연산기들에 비해 각각 55%와 40% 이상 개선된 성능을 가진다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.1741-1748
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• 2005

본 논문에서는 암호 기능과 함께 데이터 인증 기능을 지원하는 OCB(offsetest codebook)-AES(advanced encryption) 암호 알고리즘을 VLSI로 설계하고 성능을 분석하였다. OCB-AES 암호 알고리즘은 기존 암호 시스템에서 암호 알고리즘과 인증에 구별된 알고리즘과 하드웨어를 사용함에 따른 많은 연산 시간과 하드웨어 문제를 해결하였다. 면적 효율적인 모듈화된 오프셋 생성기와 태그 생성 회로를 내장한 OCB-AES 프로세서는 IDEC 삼성 0.35um CMOS 공정으로 설계되었으며 약 55,700 게이트로 구성되며, 80MHz의 동작주파수로 930 Mbps의 암${\cdot}$복호율을 갖는다. 그리고 무결성과 인증에 사용되는 128 비트 태그를 생성하는데 소요되는 클록사이클 수는 (m+2)${\times}$(Nr+1)이다. 여기서 m은 메시지의 블록 수이며, Nr은 AES 암호 알고리즘의 라운드 수이다. 설계된 프로세서는 높은 암${\times}$복효율과 면적 효율성으로 IEEE 802.11i 무선 랜과 모바일용 SoC(System on chip)에 암호 처리를 위한 소프트 IP(Intellectual Property)로 적용 가능하다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.599-602
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• 2014

FPGA상에 AES 복호화 코어를 FIPS-197사양에 기술된 AES 알고리즘의 복호화부분을 구현하였다. 키값의 길이는 128/192/256비트를 지원하며, 별도의 코어 로직은 FPGA의 6-input lookup table의 이점을 살리도록 설계되었으며, 이결과로 2000개의 lookup table만을 이용하여 256비트 키에서 3Gbps의 처리가 가능하게 되었다. 코어는 난수 및 FIPS-197, SP-800a와 AESAVS사양의 테스트 벡터를 통해서 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.1082-1088
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• 2005

3가지 키 길이(128, 192, 256 비트)를 지원하는 AES Rijndael 암호 알고리즘에서 라운드 키를 빠르게 생성하는 것은 고성능 AES 암호 프로세서를 개발하는데 있어서 핵심적인 요소이다. 본 논문에서는 암호 및 복호 동작이 동일 칩 상에 구현되는 파이프라인 및 반복 구조 AES 프로세서에 모두 적용 가능한 라운드 키생성기를 제안한다. 제안된 라운드 키 생성기는 2개의 모듈(Key_exp_m, Key_exp_s)의 조합으로 구성되며, 모듈화되고 면적 효율적인 구조를 갖고 있다. 3가지 키 길이와 암호 및 복호 동작을 내장한 반복구조 AES 프로세서용 라운드 키 생성기는 0.25um CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용할 경우 약 7.8ns의 지연시간을 갖고 있으며 약 17,700개의 게이트로 구성된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제6권3호
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• pp.427-433
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• 2002

차세대 블록 암호 표준인 AES(Advanced Encryption Standard) Rijndael(라인달) 암호 프로세서를 설계하였다. 단일 라운드 블록을 사용하여 라운드 변환을 반복 처리하는 구조를 체택하여 하드웨어 복잡도를 최소화하였다. 또한, 라운드 변환블록 내부에 서브 파이프라인 단계를 삽입하여 현재 라운드의 후반부 연산과 다음 라운드의 전반부 연산이 동시에 처리되도록 하였으며, 이를 통하여 암.복호 처리율이 향상되도록 설계함으로써, 면적과 전력소모가 최소화되도록 하였다. 128-b/192-b/256-b의 마스터 키 길이에 대해 라운드 변환의 전반부 4클록 주기에 on-the-fly 방식으로 라운드 키를 생성할 수 있는 효율적인 키 스케줄링 회로를 고안하였다. Verilog HDL로 모델링된 암호 프로세서는 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 0.35-$\mu\textrm{m}$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 약 25.000개의 게이트로 구현되었으며, 2.5-V 전원전압에서 220-MHz 클록으로 동작하여 약 520-Mbits/sec의 성능을 갖다.