• 전기학회논문지
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• 제64권10호
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• pp.1460-1468
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• 2015

As the number of IoT service increases, the interest of lightweight block cipher algorithm, which consists of simple operations with low-power and high speed, is growing. LEA(Leightweight Encryption Algorithm) is recently adopted as one of lightweight encryption standards in Korea. In this paper a pipeline LEA architecture is proposed to process large amounts of data with high throughput. The proposed pipeline LEA can communicate with external modules in the 32-bit I/O interface. It consists of input, output and encryption pipeline stages which take 4 cycles using a muti-cycle pipeline technique. The experimental results showed that the proposed pipeline LEA achieved more than 7.5 Gbps even though the key length was varied. Compared with the previous high speed LEA in accordance with key length of 128, 192, and 256 bits, the throughput of the pipeline LEA was improved 6.45, 7.52, and 8.6 times. Also the throughput per area was improved 2, 1.82, and 2.1 times better than the previous one.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.11-19
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• 2020

본 논문에서는 TEA, XTEA 및 XXTEA 암호 알고리즘을 통합한 병합 TEA 블록 암호 프로세서를 설계한다. TEA 암호 알고리즘이 처음 설계된 이후, 보안 결함을 보완하기 위해 XTEA와 XXTEA 암호 알고리즘이 설계되었다. 3가지 유형의 암호 알고리즘은 128비트의 매스터 키를 사용하며, 설계된 암호 프로세서는 TEA와 XTEA 암호 알고리즘은 64비트 단위로, XXTEA 암호 알고리즘은 32비트의 배수로 최대 256비트까지 가변 길이 메시지 블록에 대한 암·복호화를 수행하도록 구현하였다. 64비트 메시지 블록에 대한 최대 처리율은 137Mbps이며, 256비트 메시지에 대한 최대 처리율은 369Mbps이다. 본 논문에서 설계된 병합 TEA 블록 암호 IP는 경량 암호인 LEA 암호와 비교하여 면적 측면에서는 16%의 이득이 있다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서 IP는 스마트 카드, 인터넷뱅킹, 전자상거래 등과 같은 모바일 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 정보보호학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.1353-1360
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• 2016

본 논문에서는 블록암호를 기반으로 하는 대표적인 이중블록길이 해쉬함수 Abreast-DM, HIROSE, MDC-2, MJH, MJH-Double에 미연방표준암호 AES와 국내경량암호 LEA를 삽입하였을 때, 각각에 대한 효율성을 비교 분석하였다. AES는 공개된 최적화 소스코드를, LEA는 자체 구현한 소스코드를 이용하였다. 그 결과, 일반적으로 LEA 기반 해쉬함수가 AES 기반 해쉬함수보다 더 효율적이었다. 속도 면에서, Abreast-DM을 제외한 모든 해쉬함수에서 LEA가 AES보다 6%~19% 정도 더 빨랐다. 메모리 면에서도 AES의 고속구현 테이블로 인해 LEA가 20~30배의 효율성을 가졌다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1-8
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• 2017

LEA(Lightweight Encryption Algorithm)는 2013년 국가보안연구소(NSRI)에서 빅데이터 처리, 클라우드 서비스 및 모바일 환경에 적합하도록 개발되었다. LEA는 128비트 메시지 블록 크기와 128비트, 192비트 및 256비트 키(Key)에 대한 암호화 방식을 규정하고 있다. 본 논문에서는 128비트 메시지를 암호화하고 복호화할 수 있는 LEA 블록 암호 알고리즘을 Verilog-HDL을 사용하여 설계하였다. 설계된 LEA 암.복호화 IP는 Xilinx Vertex5 디바이에서 약 164MHz에서 동작하였다. 128비트 키 모드에서 최대 처리율은 874Mbps이며, 192비트 키 모드에서는 749Mbps 그리고 256비트 키 모드에서는 656Mbps이다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서 IP는 스마트 카드, 인터넷 뱅킹, 전자상거래 및 IoT (Internet of Things) 등과 같은 모바일 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 스마트미디어저널
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• 제4권4호
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• pp.39-46
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• 2015

본 논문은 사물인터넷 보안용 경량 암호 알고리듬 중, '128비트 블록 암호 LEA'의 암호화 블록 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 라운드 함수 블록과 키 스케줄 블록은 높은 처리성능을 위하여 병렬회로로 설계되었다. 암호화 블록은 128비트의 비밀키를 지원하며, FSM 방식과 24/n단계(n = 1, 2, 3, 4, 8, 12) 파이프라인 방식으로 설계되었다. LEA-128 암호화 블록을 Verilog-HDL로 모델링하여 FPGA 상에서 구현하고, 합성결과로부터 최소면적 및 최대처리성능을 제시한다.

• 스마트미디어저널
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• 제6권3호
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• pp.9-14
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• 2017

본 논문은 사물인터넷 환경의 초소형 기기에서 사용될 수 있는 경량 블록암호 알고리듬인 LEA의 암호화 및 복호화 블록의 하드웨어 구현에 관한 연구이다. 128비트, 192비트 및 256비트 크기의 모든 비밀키를 수용하고 암 복호화 기능을 통합한 구현을 목표로 하며, 성능향상을 위해 파이프라인 기법을 적용한 설계 결과를 제시한다. 복호화 기능을 실행할 때, 라운드키가 암호화 기능의 역순으로 사용되는데, 이때 발생되는 성능저하를 최소화한 효율적인 하드웨어 구현방법을 제시한다. 비밀키 크기에 따라 라운드 횟수가 24, 28 또는 32회 동작함을 고려하여, LEA 파이프라인은 매 파이프라인 단계에서 4번의 라운드 함수 연산이 수행되도록 구현하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.253-260
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• 2015

부채널 공격(Side Channel Attack)은 전력신호, 전자파, 소리 등과 같은 부가적인 채널의 정보를 이용하여 암호 알고리즘을 분석하는 방법이다. 이러한 공격에 대한 블록 암호의 대응 기법으로 마스킹 덧붙이기가 널리 사용된다. 하지만 마스킹의 적용은 암호 알고리즘의 부하가 크기 때문에 처음 또는 마지막 몇 라운드에만 마스킹을 덧붙이는 축소마스킹을 사용한다. 본 논문에서는 처음 1~6라운드 축소 마스킹이 적용된 경량 블록 암호 LEA에 대한 부채널 공격을 처음으로 제안한다. 제안하는 공격은 암호화 수행 과정에서 획득할 수 있는 중간 값에 대한 해밍 웨이트와 차분 특성을 이용하여 공격을 수행한다. 실험 결과에 의하면, 128 비트 마스터 키를 사용하는 LEA의 첫 번째 라운드 키 192 비트 중에 25 비트를 복구할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.427-437
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• 2017

불능 차분 특성은 해당 블록 암호를 랜덤 치환과 구별을 해주며, 키 복구 공격에도 사용될 수 있다. 최근 Cui 등이 ARX 기반 블록 암호에 대해 Mixed-Integer Linear Programming(MILP)를 이용해서 자동화된 불능 차분 특성 탐색 방법을 제안하였다. Cui 등이 제안한 방법을 개선하면 기존에 방법에 비해 더 적은 선형 제약식을 이용하여 기존 방식으로 찾지 못하는 불능 차분 특성까지 추가 되어 더 많은 불능 차분 특성을 찾아 낼 수 있다. 수정한 방법을 이용하여 SPECK family와 LEA에 적용하였다. SPECK32, SPECK48, SPECK64, SPECK96에 대해 7-라운드, SPECK128에 대해 8-라운드 불능 차분 특성을 찾아내었다. 이 불능 차분 특성은 모두 새롭게 발견된 것이다. LEA에 대해서는 기존의 10-라운드인 불능 차분 특성을 포함한 새로운 10-라운드 불능 차분 특성을 찾아내었다.

• 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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• 제25권4호
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• pp.719-726
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• 2015

최근 빅데이터와 클라우드 보안에 대한 관심이 증가함에 따라 이를 효율적으로 암호화하기 위해 경량화된 고속 암호에 대한 연구가 진행되어 왔다. 그 결과, 국가보안기술연구소에서는 경량 고속 블록 암호인 LEA를 개발하였다. 경량화 암호인 LEA를 효율적으로 암 복호화를 위해 CPU가 아닌 GPU를 이용한 고속화 연구들이 최근에 소개되었다. 그럼에도 불구하고, GPU사용에 있어서의 가이드라인에 대한 연구는 여전히 미흡하다. 본 논문에서는 LEA알고리즘이 대용량 처리를 위해 사용될 때, 효율적인 GPU를 활용한 LEA 최적화방안에 대해 제안한다.