With the increase of huge amount of data in network systems, ultimate high-speed network has become an essential requirement. In such systems, the encryption and decryption process for security becomes a bottle-neck. For this reason, the need of hardware implementation is strongly emphasized. In this study, a mixed inner and outer round pipelining architecture is introduced to achieve high speed performance of ARIA hardware. Multiplexers are used to control the lengths of rounds for 3 types of keys. Merging of encryption module and key initialization module increases the area efficiency. The proposed hardware architecture is implemented on reconfigurable hardware, Xilinx Virtex2-pro. The hardware architecture in this study shows that the area occupied 6437 slices and 128 BRAMs, and it is translated to throughput of 24.6Gbit/s with a maximum clock frequency of 192.9MHz.
정보통신의 발달로 인하여 의료분야에서도 컴퓨터 기반 환자기록이 보편화되었다. 이러한 의료정보에는 가족 병력 기록, 과거 병력 기록, 정신 질환 기록 등 개인의 텍스트 정보뿐만 아니라 X-ray 등과 같은 영상 정보들이 의료기관간의 내 외부로 이동되고 있다. 이러한 정보들은 네트워크 환경 하에서 자연히 노출될 수 있는 보안상의 문제가 대두되고 있다. 이를 위하여 기존의 의료 정보 시스템과 잘 호환되고, 안전하고, 효율적인 보안 장치가 필요한데 이러한 장치 중의 하나가 견고한 암호 알고리즘의 구축이다. 이 논문에서는 현재 PACS의 표준 프로토콜인 DICOM의 데이터 구조와 같은 크기의 블록으로 나누어 암호화는 알고리즘을 제안한다.
Hardware-Software co-simulation of a multiple image encryption technique shall be described in this paper. Our proposed multiple image encryption technique is based on the Latin Square Image Cipher (LSIC). First, a carrier image that is based on the Latin Square is generated by using 256-bits of length key. The XOR operation is applied between an input image and the Latin Square Image to generate an encrypted image. Then, the XOR operation is applied between the encrypted image and the second input image to encrypt the second image. This process is continues until the nth input image is encrypted. We achieved hardware co-simulation of the proposed multiple image encryption technique by using the Xilinx System Generator (XSG). This encryption technique is modeled using Simulink and XSG Block set and synthesized onto Virtex 2 pro FPGA device. We validated our proposed technique by using the hardware software co-simulation method.
최근 기업의 업무처리에 정보시스템의 의존도가 높아짐에 따라, 정보 보안 침해가 더욱 심해지고 있으며, 정보 유출 사례도 증가하고 있다. 이러한 가운데 기업은 중요한 정보를 보호하기 위해서 각종 보안시스템을 도입하여 사용하고 있으나, 해커들의 불법적인 침입과 기업 내 정보시스템 사용자들에 의한 정보유출 문제에 매우 취약한 실정이다. 이로 인하여 기업의 중요한 정보가 침해를 받거나 적절하게 보호되지 못하면, 기업의 이미지나 고객의 프라이버시 보호에 매우 큰 손상을 입을 수 있다. 그러므로 데이터베이스의 자료는 변조, 훼손, 유출 등 각종 내 외부의 위협으로부터 안전하게 보호되어야 한다. 이를 위해 기업의 중요 자산인 데이터베이스의 정보보호, 즉 데이터베이스의 정보를 암호화함으로써 정보의 유출 및 침해를 예방하고자, 이에 필요한 효율적이고 안전한 블록 암호 알고리즘의 설계 결과를 제시한다.
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.
지난 세번에 걸쳐 소개하던 실체인증기법을 중단하고 이번호 부터는 해쉬함수 국제표준을 소개한다. 국내에서도 표준화 노력이 진행되고 있는 해쉬함수는 임의의 길이의 비트스트링을 정해진 길이의 출력인 해쉬코드로 변환시키는 함수로서 디지탈서명, 인증. 키 분배등의 많은 적용사례를 갖고 있다. 해쉬함수의 표준화 과제는 1984년 디지탈서명 국제표준화 과제중 한 part로 시작했다가 1989년 독립된 과제가 되었다 그 당시에는 2개의 part(Part 1 : General. Part 2 : Hash-functions using an n-bit block cipher algorithm)로 시작되었다가 나중에 2개의 part (Part 3 : Dedicated hash-functions, Part 4 : Hash-functions using modular arithmetic)가 추가되었다. 이 과제는 1991년 CD(Committee Draft), 1992년 DIS(Draft for International Standard)가 되었고. 1993년에 IS(International Standard)가 되었고 1998년 1차 검토가 있을 예정이다.
국제 표준화 기구인 ISO/IEC와 NIST(National Institute of Standards and Technology)에서는 정보 유출 방지 및 정보의 유효성 인증을 위해 다양한 암호 기법들을 표준으로 권고하고 있다. 그 중 NIST SP 800-38D에서 표준으로 권고된 GCM(Galois/Counter Mode) 인증 암호화 모드는 블록암호의 CTR 운영모드와 GHASH를 이용하여 메시지의 기밀성과 무결성을 동시에 제공하는 운영모드이다. 본 논문에서는 ARIA 블록암호 기반의 ARIA-GCM 프로세서를 Verilog HDL로 모델링 하고, Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 20 MHz의 동작주파수에서 44,986 GE로 구현되었다.
3가지 마스터키 길이 128/192/256 비트를 지원하는 파이프라인 LEA(Lightweight Encryption Algorithm) 크립토 프로세서를 설계하였다. 높은 처리율을 얻기 위해 16개의 라운드 스테이지가 파이프라인 방식으로 동작하며, 각 라운드 스테이지는 128비트 데이터패스를 갖도록 설계하였다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였다. Xilinx ISE로 합성한 결과, 최대 동작주파수 122MHz로 동작하여 7.8Gbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.
인터넷은 공개된 네트워크이므로 사용자에게 편리성을 제공하지만 정보통신 시스템의 보호취약점이 심각하게 노출되기 시작하면서 보호의 필요성에 대한 인식이 높아지고 있어 정보보호 산업은 정보산업과 전반적인 발전뿐만 아니라 국가전략차원에서도 가장 중요한 요소의 하나로 부각되고 있다. 본 논문에서는 기밀성 제공 측면에서 가장 널리 쓰이는 블록 암호 알고리즘의 국내 표준인 SEED와 차세대 암호 알고리즘으로 미연방 표준인 AES Rijndael을 단일칩으로 통합 구현하였다. 두 알고리즘 모두 라운드 변환을 반복 처리하는 구조를 채택하였으며, 자원을 최대한 공유할 수 있도록 설계하였다. 설계된 암호 프로세서는 Xilinx XCV-1000E FPGA로 구현, 테스트 보드 상에서 기능을 검증하였다.
정보보호 평가는 크게 시스템 평가인 CC(Common Criteria)평가와 암호모듈 평가인 CMVP(Cryptographic Module Validation Program)평가로 나눌 수 있다. 본 논문은 국내 표준 암호 알고리즘 SEED를 북미의 CMVP의 3가지 블록 알고리즘 시험방법인 KAT(Known Answer Test), MCT(Monte C미개 Test), MMT(Multi-block Message Test)를 JAVA환경에 적용하여 시범 구현하였다. 테스트 방법으로 CMVP의 MOVS, TMOVS, AESAVS를 선정하여 FIPS 표준을 적용하였다. 구현 환경으로는 JCE기반의 Cryptix를 채택하여 CMVP의 블록 암호 알고리즘 테스트 시스템 중 일부를 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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