• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.2093-2099
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• 2016

PRESENT, ARIA, AES의 3가지 블록 암호 알고리듬을 지원하는 다중 암호 프로세서 설계에 대해 기술한다. 설계된 암호 칩은 PRmo (PRESENT with mode of operation), AR_AS (ARIA_AES) 그리고 AES-16b 코어로 구성된다. 64-비트 블록암호 PRESENT를 구현하는 PRmo 코어는 80-비트, 128-비트 키 길이와 ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원한다. 128-비트, 256-비트 키 길이를 지원하는 AR_AS 코어는 128-비트 블록암호 ARIA와 AES를 자원공유 기법을 적용하여 단일 데이터 패스로 통합 구현되었다. 128-비트 키 길이를 지원하는 AES-16b 코어는 저면적 구현을 위해 16-비트의 데이터패스로 설계되었다. 각 암호 코어는 on-the-fly 키 스케줄러를 포함하고 있으며, 평문/암호문 블록의 연속적인 암호/복호화 처리가 가능하다. FPGA 검증을 통해 설계된 다중 블록 암호 프로세서의 정상 동작을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 54,500 GEs (gate equivalents)로 구현이 되었으며, 55 MHz의 클록 주파수로 동작 가능하다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.2517-2524
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• 2012

국가표준으로 제정된 블록암호 알고리듬 ARIA의 효율적인 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 본 논문의 ARIA 암 복호 프로세서는 표준에 제시된 3가지 마스터 키 길이 128/192/256-비트와 ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원하도록 설계되었다. 키 확장 초기화 과정과 암 복호 과정에 사용되는 라운드 함수가 공유되도록 설계를 최적화 하였으며, 이를 통해 게이트 수를 약 20% 감소시켰다. 설계된 ARIA 암 복호 프로세서를 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, $0.13-{\mu}m$ CMOS 표준셀로 합성한 결과 46,100 게이트로 구현되었다. 레이아웃의 면적은 $684-{\mu}m{\times}684-{\mu}m$ 이며, 200 MHz@1.2V로 동작하여 1.28 Gbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• ETRI Journal
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• 제29권6호
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• pp.820-822
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• 2007

ARIA and the Advanced Encryption Standard (AES) are next generation standard block cipher algorithms of Korea and the US, respectively. This letter presents an area-efficient unified hardware architecture of ARIA and AES. Both algorithms have 128-bit substitution permutation network (SPN) structures, and their substitution and permutation layers could be efficiently merged. Therefore, we propose a 128-bit processor architecture with resource sharing, which is capable of processing ARIA and AES. This is the first architecture which supports both algorithms. Furthermore, it requires only 19,056 logic gates and encrypts data at 720 Mbps and 1,047 Mbps for ARIA and AES, respectively.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 D
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• pp.3052-3054
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• 2005

Ubiquitous Computing 환경은 모든 사물과 공간이 지능화되어 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않는 상태에서 장소에 구애받지 않고 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 의미한다. 만일 이러한 환경 속에서 개인정보들이 노출되었을 경우는 법적, 사회적, 경제적으로 커다란 손실을 초래하게 된다. 이것을 방지하기 위해서는 안정성과 효율성이 높은 암호 알고리즘이 요구된다. 본 논문에서는 한국 표준으로 제정된 ISPN(Involutional SPN) 구조의 블록 암호화 ARIA 알고리즘을 사용하여 고속의 통신망과 Smart Card, PDA, 이동전화 및 다양한 기기 둥의 사용이 보편화될 Ubiquitous Computing 환경에 응용 가능한 ARIA 암호화 프로세서(이하 ARIA 프로세서)를 설계하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.250-252
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• 2017

블록암호 국제표준 AES(Advanced Encryption Standard), 국내표준 ARIA(Academy, Research Institute, Agency) 및 국제표준 해시함수 Whirlpool을 통합 하드웨어로 구현하였다. ARIA 블록암호와 Whirlpool 해시함수는 AES와 유사한 구조를 가지며, 본 논문에서는 저면적 구현을 위해서 하드웨어 자원을 공유하여 설계하였다. Verilog-HDL로 설계된 ARIA-AES-Whirlpool 통합 보안 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였고, $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 20 MHz의 동작 주파수에서 71,872 GE로 구현되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.207-213
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• 2019

최근 IoT 산업에서 보안의 중요성이 증가하고 있으며, IoT (internet of things) 통신 산업에서는 소형의 하드웨어 칩이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 대표적인 블록 암호 알고리즘인 AES (advanced encryption standard), ARIA (academy, research, institute, agency)와 CLEFIA를 통합한 저면적 암호화 프로세서를 제안한다. 제안하는 암호화 프로세서는 128 비트 기반으로 라운드 키 생성 과정과 암호화 및 복호화 과정을 하나로 공유하였으며, 각각 알고리즘의 구조를 공유 시켜 면적을 축소하였다. 더불어, 경량 IoT 기기를 포함한 대부분의 IoT 기기나 시스템에 적용이 가능하도록 구현하였다. 본 프로세서는 Verilog HDL (hardware description language)로 기술되었고65nm CMOS 공정을 통해 논리 합성하여 11,080개의 논리 게이트로 구현 가능함을 확인하였다. 결과적으로 각 알고리즘 개별 구현 대비 gate 수 총계에서 약42%의 이점을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.251-253
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• 2019

마이크로프로세서에 블록암호 크립토 코어를 인터페이스한 보안 SoC (System-on-Chip) 프로토타입 구현에 대해 기술한다. 마이크로프로세서로 Cortex-M0를 사용하였고, ARIA와 AES를 단일 하드웨어에 통합하여 구현한 크립토 코어가 IP로 사용되었다. 통합 ARIA-AES 크립토 코어는 ECB, CBC, CFB, CTR, OFB의 5가지 운영모드와 128-비트, 256-비트의 두 가지 마스터키 길이를 지원한다. 통합 ARIA-AES 크립토 코어를 Cortex-M0의 AHB-light 버스 프로토콜에 맞게 동작하도록 인터페이스 하였으며, 보안 SoC 프로토타입은 BFM 시뮬레이션 검증 후, FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어-소프트웨어 통합검증을 하였다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제8권1호
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• pp.42-52
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• 2016

In this paper, we propose the 16-bits optimization design of the ARIA block-cipher algorithm for embedded systems with 16-bits processors. The proposed design adopts 16-bits XOR operations and rotated shift operations as many as possible. Also, the proposed design extends 8-bits array variables into 16-bits array variables for faster chained matrix multiplication. In evaluation experiments, our design is compared to the previous 32-bits optimized design and 8-bits optimized design. Our 16-bits optimized design yields about 20% faster execution speed and about 28% smaller footprint than 32-bits optimized code. Also, our design yields about 91% faster execution speed with larger footprint than 8-bits optimized code.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.629-630
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• 2006

This paper presented a hardware implementation of ARIA, which is Korean standard block ciphering algorithm. In this work, we proposed a improved architecture based on pipeline structure and confirmed that the design operates in a clock frequency of 101.7MHz and in throughput of 957Mbps in Xilinx FPGA XCV-1600E.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.331-340
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• 2021

5G를 포함한 통신 산업이 발전함에 따라, 모바일 임베디드 시스템을 위한 특수목적의 초소형 컴퓨터인 SoC (System on Chip)의 개발이 증대되고 있다. 이에 따라, 산업체와 기업들의 기술 설계의 패러다임이 변화하고 있다. 기존의 공정은 기업들이 마이크로 아키텍처를 구매하였다면, 지금은 ISA (Instruction Set Architecture)를 사들여, 기업이 직접 아키텍처를 설계한다. RISC-V는 축소 명령어 집합 컴퓨터 기반의 개방형 명령어 집합이다. RISC-V는 모듈화를 통하여 확장이 가능한 ISA를 탑재했으며, 현재 전 세계적 기업들의 지원을 통하여 ISA의 확장 버전 등이 개발되고 있다. 본 논문에서는 RISC-V에서 국산 블록 암호 ARIA, LEA, PIPO에 대하여 성능 벤치마킹과 분석 결과를 제공한다. 또한, RISC-V의 기본 명령어 집합과 특징을 활용한 구현 방법을 제안하고 성능을 논의한다.