• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제8권11호
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• pp.271-276
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• 2019

LUT 기반의 S-Box를 사용하는 기존의 ARIA 알고리듬은 처리속도는 빠르지만 회로의 크기가 매우 커지게 되어 저면적이 요구되는 소형의 휴대용 기기에는 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 하드웨어 면적의 감소를 위해 개선된 합성체 S-Box를 기반으로 한 최적의 ARIA 암호프로세서 설계를 제안한다. ARIA 알고리듬에서의 키 스케쥴링 과정에서 확산 및 치환 계층에서 반복적으로 사용한다. 여기에서는 또한, 키 스케쥴링 과정에서의 사용 면적을 최소화하는 방안으로 치환과 확산 계층에서 하드웨어 자원의 공유 방법을 제안한다. 설계된 ARIA 암호프로세서는 Verilog-HDL을 이용하여 회로를 기술하였고, Xilinx XC3S1500을 타겟으로 하여 논리 합성을 수행하였다. 설계된 시스템의 기능 검증을 위해 Mentor사의 Modelsim 10.4a 툴을 이용하여 논리 및 타이밍 시뮬레이션을 수행하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.309-322
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• 2021

본 연구에서는 저성능 IoT 디바이스에서의 고속 암호화 연산을 지원하기 위해 블록암호 알고리즘 ARIA의 RISC-V 프로세서상에서의 고속 연산을 위한 확장 명령어 셋을 추가한다. 하드웨어상에서의 효율적인 구조로 ARIA 알고리즘을 구현하여 32bit 프로세서에서 동작하기 때문에 효과적인 확장 명령어 셋을 구현한다. 기존의 소프트웨어 암호화 연산과 비교하여 유의미한 성능 향상을 보인다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.38-45
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• 2018

ARIA, AES 블록암호와 Whirlpool 해시함수를 단일 하드웨어 구조로 통합하여 효율적으로 구현한 크립토 프로세서에 대해 기술한다. ARIA, AES, Whirlpool의 알고리듬 특성을 기반으로 치환계층과 확산계층의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다. Whirlpool 해시의 라운드 변환과 라운드 키 확장을 위해 라운드 블록이 시분할 방식으로 동작하도록 설계하였으며, 이를 통해 하드웨어 경량화를 이루었다. ARIA-AES-Whirlpool 통합 크립토 프로세서는 Virtex5 FPGA에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, $0.18{\mu}m$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 68,531 GE로 구현되었다. 80 MHz 클록 주파수로 동작하는 경우에, ARIA, AES 블록암호는 각각 602~787 Mbps, 682~930 Mbps, 그리고 Whirpool 해시는 512 Mbps의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.795-803
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• 2017

블록암호 ARIA와 AES를 단일 회로로 통합하여 구현한 이중표준지원 암호 프로세서에 대해 기술한다. ARIA-AES 통합 암호 프로세서는 128-비트, 256-비트의 두 가지 키 길이를 지원하며, ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원하도록 설계되었다. ARIA와 AES의 알고리듬 공통점을 기반으로 치환계층과 확산계층의 하드웨어 자원이 공유되도록 최적화 하였으며, on-the-fly 키 스케줄러가 포함되어 있어 평문/암호문 블록의 연속적인 암호/복호화 처리가 가능하다. ARIA-AES 통합 프로세서를 $0.18{\mu}m$공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 54,658 GE로 구현되었으며, 최대 95 MHz의 클록 주파수로 동작할 수 있다. 80 MHz 클록 주파수로 동작할 때, 키 길이 128-b, 256-b의 ARIA 모드에서 처리율은 각각 787 Mbps, 602 Mbps로 예측되었으며, AES 모드에서는 각각 930 Mbps, 682 Mbps로 예측되었다. 설계된 암호 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.15-24
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• 2006

최근 휴대용 기기의 중요성이 증가하면서 이에 적합한 암호 구현이 요구되고 있으나, 기존의 암호 구현 방식이 속도에 중점을 두고 있어 휴대용 기기에서 요구하는 전력 소모나 면적을 만족하지 못하고 있다. 따라서 휴대용 기기에 적합한 암호 알고리즘의 경량 구현이 매우 중요한 과제로 떠오르고 있다. 이 논문에서는 국내 KS 표준 알고리즘인 ARIA 알고리즘을 32-비트 구조를 이용하여 경량화하는 방법을 제안한다. 확산 계층의 새로운 설계를 이용하여 구현된 결과는 아남 0.25um공정에서 11301 게이트를 차지하며, 128-비트 키를 이용할 때 87/278/256 클락 (초기화/암호화/복호화)을 소모한다. 그리고 128-비트 키만을 지원하는 기존의 구현과 달리, 256-비트 키까지 지원하도록 구성하여 ARIA 알고리즘의 표준을 완벽히 구현하였다. 이를 통해 지금까지 알려진 가장 경량화된 구현 결과와 비교하면 면적은 7% 감소, 속도는 13% 향상된 결과이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.233-241
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• 2018

블록암호 알고리듬 ARIA, AES를 기반으로 GCM (Galois/Counter Mode) 인증암호를 지원하는 암호 프로세서를 경량화 구현하였다. 설계된 암호 프로세서는 블록암호를 위한 128 비트, 256 비트의 두 가지 키 길이와 5가지의 기밀성 운영모드 (ECB, CBC, OFB, CFB, CTR)도 지원한다. 알고리듬 특성을 기반으로 ARIA와 AES를 단일 하드웨어로 통합하여 구현하였으며, CTR 암호연산과 GHASH 연산의 효율적인 동시 처리를 위해 $128{\times}12$ 비트의 부분 병렬 GF (Galois field) 곱셈기를 적용하여 전체적인 성능 최적화를 이루었다. ARIA/AES-GCM 인증암호 프로세서를 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 확인하였으며, 180 nm CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 60,800 GE로 구현되었다. 최대 동작 주파수 95 MHz에서 키 길이에 따라 AES 블록암호는 1,105 Mbps와 810 Mbps, ARIA 블록암호는 935 Mbps와 715 Mbps, 그리고 GCM 인증암호는 138~184 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.

• 정보보호학회논문지
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• 제18권6A호
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• pp.39-49
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• 2008

AES와 ARIA 블록암호 알고리즘은 각각 미국과 한국의 차세대 표준 블록암호 알고리즘으로 각광받고 있으며, 스마트 카드, 전자여권 등 기밀성이 요구되는 다양한 정보보호 분야에서 활용되고 있다. 본 논문에서는 최초로 AES와 ARIA의 효율적인 통합 하드웨어 연산기를 제안하고 0.25um CMOS 공정으로 구현한 결과를 제시한다. AES와 ARIA에 적용할 수 있는 확장 유한체 방식의 공통 S-box를 설계하고, 두 알고리즘의 확산 함수에서 공통항을 축출하여, 19,056 게이트 카운트의 소형 크기를 가지는 연산기를 설계하였다. 본 논문에서 제안하는 연산기는 AES와 ARIA의 개별 소형 연산기를 설계하는 방식에 비해 32% 감소된 크기를 가진다. 또한 제안하는 연산기는 128비트 한 블록에 대한 AES 암호화에는 11 클록 사이클, ARIA 암호화에는 16 클록 사이클을 사용하며, 이는 각각 1,047Mbps와 720Mbps의 성능을 나타난다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.164-166
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• 2016

PRESENT/ARIA/AES의 3가지 블록 암호 알고리즘을 지원하는 암호 프로세서를 MPW(Multi-Project Wafer)칩으로 구현하였다. 설계된 블록 암호 칩은 PRmo(PRESENT with mode of operation) 코어, AR_AS(ARIA_AES) 코어, AES-16b 코어로 구성된다. PRmo는 80/128-비트 마스터키와, ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원한다. 128/256-비트 마스터키를 사용하는 AR_AS 코어는 서로 내부 구조가 유사한 ARIA와 AES를 통합하여 설계하였다. AES-16b는 128-비트 마스터키를 지원하고, 16-비트 datapath를 채택하여 저면적으로 구현하였다. 설계된 암호 프로세서를 FPGA검증을 통하여 정상 동작함을 확인하였고, 0.18um 표준 셀 라이브러리로 논리 합성한 결과, 100 KHz에서 52,000 GE로 구현이 되었으며, 최대 92 MHz에서 동작이 가능하다. 합성된 다중 암호 프로세서는 MPW 칩으로 제작될 예정이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.92-99
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• 2007

본 논문은 기존의 블록 암호 프로세서를 128-bit 구조에서 32-bit구조로 소형화시킨 저 전력 구조를 제안하였다. 본 논문의 목적은 암호 이론 연구가 아닌 실용화 연구로서 실용화 결과를 보이는 것이다. 제안된 구조는 하드웨어 크기를 줄이기 위해 데이터 패스와 확산 함수가 수정되었다. 저전력 암호회로의 예로서 ARIA 알고리즘을 고쳐서 4개의 S-box가 사용되었다. 제안된 32-bit ARIA는 13,893 게이트로 구성되어있으며 기존 128-bit 구조보다 68.25% 더 작다. 설계된 회로는 매그너칩스의 0.35um CMOS 공정을 기반으로 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성되었다. 트랜지스터 레벨에서 전력 시뮬레이션 결과 이 회로의 전력 소모는71MHz에서 기존의 128-bit ARIA구조의 9.7%인 61.46mW으로 나타났다. 이 저전력 블록 암호 회로는 전원이 없는 무선 센서 네트워크 또는 RFID 정보보호에 핵심요소가 될 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.91-94
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• 2012

본 논문에서는 국내 표준(KS)으로 제정된 블록암호 알고리듬 ARIA의 효율적인 하드웨어 구현을 제안한다. 제안된 ARIA 암 복호 프로세서는 표준에 제시된 세 가지 마스터 키 길이 128/192/256-비트를 모두 지원하도록 설계되었으며, 회로의 크기를 줄이기 위해 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 셀 라이브러리로 합성한 결과 33,218 게이트로 구현되어 640 Mbps@100 MHz의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.