• 정보보호학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.3-9
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• 2011

본 논문에서는 현재 IEEE 802.11i에서 암호화/메시지 인증 표준으로 제안되고 있는 AES-CCM의 효율적인 병렬처리 방법을 제안한다. 특히, 데이터 종속성이 존재하는 메시지 인증 계산을 병렬처리 하기 위해서는 프로세서간 동기화가 필요한데, 멀티코어 프로세서에서는 동기화 구현을 어떻게 하였는지에 따라 매우 다양한 동기화 성능을 제공하고 있다. 본 논문에서는 AES-CCM의 계산 특성과 멀티코어 프로세서의 동기화 성능을 고려하여 전체 수행시간이 최소화될 수 있는 병렬 처리 방법을 비교 분석한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.45-51
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• 2015

최근 IoT(Internet of Things) 기기를 위한 근거리 무선 네트워크 시스템이 널리 활용되면서 점차 보안의 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 호환 WPAN 기기를 위한 낮은 복잡도를 갖는 128-bit AES-$CCM^*$ 하드웨어를 효율적으로 구현하였다. WPAN 기기에서는 하드웨어 자원과 전력 소모가 매우 제한되기 때문에, 다양한 최적화 기법을 적용하여 낮은 복잡도를 갖는 AES-$CCM^*$ 하드웨어를 구현해야 한다. 본 논문은 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 composite field 연산을 채택하면서 8-bit 데이터 패스를 갖는 folded AES processing core를 제안한다. 또한 IEEE 802.15.4 표준에서 정의된 $CCM^*$ 모드를 지원하기 위해 적은 하드웨어 자원을 사용하며 응답시간이 빠른 토글 구조의 AES-$CCM^*$ 제안한다. 본 논문에서 제안된 AES-$CCM^*$ 하드웨어는 기존의 하드웨어의 57%에 해당하는 게이트 수로 구현가능하다.

• 전기학회논문지P
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• 제60권4호
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• pp.262-266
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• 2011

In high data-rate communication systems, encryption/decryption must be processed in high speed. In this paper, we implement CCM security mode which is the basis of security. Specifically, we combine CCM with AES block encryption algorithm in hardware. With the combination, we can carry out encryption/decryption as well as data transmission/reception simultaneously without reducing data-rate, and we keep low-power consumption with high speed by optimizing CCM block.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제6권2호
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• pp.133-139
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• 2017

Vehicles have increasingly evolved and become intelligent with convergence of information and communications technologies (ICT). Vehicle communications (VC) has become one of the major necessities for intelligent vehicles. However, VC suffers from serious security problems that hinder its commercialization. Hence, the IEEE 1609 Wireless Access Vehicular Environment (WAVE) protocol defines a security service for VC. This service includes Advanced Encryption Standard-Counter with CBC-MAC (AES-CCM) for data encryption in VC. A high-speed AES-CCM crypto module is necessary, because VC requires a fast communication rate between vehicles. In this study, we propose and implement an efficient AES-CCM hardware architecture for high-speed VC. First, we propose a 32-bit substitution table (S_Box) to reduce the AES module latency. Second, we employ key box register files to save key expansion results. Third, we save the input and processed data to internal register files for secure encryption and to secure data from external attacks. Finally, we design a parallel architecture for both cipher block chaining message authentication code (CBC-MAC) and the counter module in AES-CCM to improve performance. For implementation of the field programmable gate array (FPGA) hardware, we use a Xilinx Virtex-5 FPGA chip. The entire operation of the AES-CCM module is validated by timing simulations in Xilinx ISE at a speed of 166.2 MHz.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.293-299
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• 2016

Recently, as IoT (Internet of Things) becomes more important, low cost implementation of sensor nodes also becomes critical issues for two well-known standards, IEEE 802.15.4 and IEEE 802.15.6 which stands for WPAN (Wireless Personal Area Network) and WBAN (Wireless Body Area Network), respectively. This paper presents the area-optimized AES-CCM (Advanced Encryption Standard - Counter with CBC-MAC) hardware security engine which can support both IEEE 802.15.4 and IEEE 802.15.6 standards. First, for the low cost design, we propose the 8-bit AES encryption core with the S-box that consists of fully combinational logic based on composite field arithmetic. We also exploit the toggle method to reduce the complexity of design further by reusing the AES core for performing two operation mode of AES-CCM. The implementation results show that the total gate count of proposed AES-CCM security engine can be reduced by up to 42.5% compared to the conventional design.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.267-270
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• 2014

최근 스마트 디바이스 연구가 진행되면서 MICOM과 같은 경량 디바이스에서도 정보보호 기능을 제공해야 한다는 요구가 늘어가고 있다. Zigbee의 경우 IEEE 802.15.4 표준에 정의된 $AES-CCM^*$를 적용함으로서 정보보호 기능을 제공하고 있다. 하지만 국내에서는 정보보호법에 의해 KCMVP(국내 암호모듈 평가인증제도)를 받은 제품만이 공공기관 및 관공서에서 사용될 수 있다. 따라서 본 논문은 IEEE 802.15.4 표준에 정의된 예약영역(Reserved)에 KCMVP용 ARIA-CCM, ARIA-GCM이 활용될 수 있는 방안을 제시한다. 또한 MICOM 환경에서 IEEE 802.15.4 표준에 적용된 ARIA-CCM, ARIA-GCM 성능분석을 위해 $AES-CCM^*$와 속도비교 결과를 제시한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.2899-2905
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• 2013

차량에서의 무선통신의 발달과 함께 WAVE(Wireless access in vehicular environments) 상에서도 보안에 대한 위험성이 증가하였다. 이를 위해 IEEE 1609.2로 스누핑, 도청과 같은 공격으로부터 메시지를 보호하기 위한 보안 서비스를 규정하였다. 이를 보안 라이브러리를 하드웨어 형태로 구현 가능하며 본 논문에서는 이에 적합한 AES-CCM 구조를 설계하였다. 동일 FPGA에서 비교 논문의 구조와 비교하여 27 % 적은 slice를 사용하였으며 기존 라이브러리모듈에서 레지스터를 공유하였을 경우를 고려하면 약 45 % 적은 slice를 사용한다. 또한 xc5vlx110t-2ff1136 상에서 1355 Gbits/s의 처리량을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.2031-2038
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• 2008

무선 USB 시스템의 호스트-디바이스 간에 4-way handshake 상호 인증을 위한 PRF(Pseudo Random Function)-256, PRF-64 및 데이터 암/복호 기능을 수행하는 저면적 고속 인증/보안 프로세서 (WUSB_Sec) IP를 설계하였다. PRF-256과 PRF-64는 CCM(Counter mode with CBC-MAC) 연산을 기반으로 구현되며, CCM은 AES(Advanced Encryption Standard) 암호 코어 2개를 사용하여 CBC 모드와 CTR 모드가 병렬로 처리되도록 설계되었다. WUSB_Sec 프로세서의 핵심 블록인 AES 암호 코어는 합성체 GF$(((2^2)^2)^2)$ 연산 기반의 S-Box로 설계되었으며, SubByte 블록과 키 스케줄러가 S-Box를 공유하도록 설계하여 약 10%의 면적을 감소시켰다. 설계된 WUSB_Sec IP는 약 25,000 게이트로 구현되었으며, 120MHz에 서 동작하여 480Mbps의 성능을 갖는다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.591-594
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• 2005

This paper describes a design of AES-based CCM Protocol for IEEE 802.11i Wireless LAN Security. The CCMP core is designed with 128-bit data path and iterative structyre which uses 1 clock cycle per round operation. To maximize its performance, two AES cores are used, one is for counter mode for data confidentiality and the other is for CBC(Cipher Block Chaining) mode for authentication and data integrity. The S-box that requires the largest hardware in AES core is implemented using composite field arithmetic, and the gate count is reduced by about 23% compared with conventional LUT-based design. The CCMP core designed in Verilog-HDL has 35,013 gates, and the estimated throughput is about 768Mbps at 66-MHz clock frequency.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권7호통권361호
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• pp.71-80
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• 2007

본 논문에서는 와이브로 (WiBro) 무선 인터넷 시스템의 보안 부계층 (Security Sub-layer)을 지원하는 와이브로 보안 프로세서 (WBSec)의 효율적인 하드웨어 설계에 관해 기술한다. 설계된 WBSec 프로세서는 AES (Advanced Encryption Standard) 블록암호 알고리듬을 기반으로 하여 데이터 암호 복호, 인증 무결성, 키 암호 복호 등 무선 네트워크의 보안기능을 처리한다. WBSec 프로세서는 ECB, CTR, CBC, CCM 및 key wrap/unwrap 동작모드를 가지며, 암호 연산만을 처리하는 AES 코어와 암호 복호 연산을 처리하는 AES 코어를 병렬로 사용하여 전체적인 성능이 최적화되도록 설계되었다. 효율적인 하드웨어 구현을 위해 AES 코어 내부의 라운드 변환 블록에 하드웨어 공유기법을 적용하여 설계하였으며, 또한 하드웨어 복잡도에 가장 큰 영향을 미치는 S-box를 체 (field) 변환 방법을 적용하여 구현함으로써 LUT (Look-Up Table)로 구현하는 방식에 비해 약 25%의 게이트를 감소시켰다. Verilog-HDL로 설계된 WBSec 프로세서는 22,350 게이트로 구현되었으며, key wrap 모드에서 최소 16-Mbps의 성능과 CCM 암호 복호 모드에서 최대 213-Mbps의 성능을 가져 와이브로 시스템 보안용 하드웨어 설계에 IP 형태로 사용될 수 있다.