• 방송공학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.374-387
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• 2012

본 논문에서는 이산 웨이블릿 패킷 변환을 이용하여 디지털 홀로그램의 중요 성분을 추적하고 암호화하는 알고리즘을 위한 하드웨어를 구현하였다. 웨이블릿 변환과 부대역의 패킷화를 이용한 암호화 방법을 이용하고, 적용된 암호화 기법은 웨이블릿 변환의 레벨과 에너지 값을 선택함으로써 다양한 강도로 암호화가 가능하다. 디지털 홀로그램의 암호화는 크게 두 부분으로 구성되는데 첫 번째는 웨이블릿 변환을 수행하는 것이고, 두 번째는 암호화를 수행하는 것이다. 고속의 웨이블릿 변환을 하드웨어로 구현하기 위해서 리프팅 기반의 하드웨어 구조를 제안하고, 다양한 암호화를 수행하기 위해서는 다중모드를 가지는 블록암호시스템의 구조를 제안한다. 동일한 구조의 반복적인 연산을 통해서 수행되는 리프팅의 특성을 이용하여 단위 연산을 수행할 수 있는 셀을 제안하고 이를 확장하여 전체 리프팅 하드웨어를 구성하였다. 블록 암호시스템의 구성을 위해서 AES, SEED, 그리고 3DES의 블록암호화 알고리즘을 사용하였고 데이터를 최소의 대기시간(최소 128클록, 최대 256클록)만을 가지면서 실시간으로 데이터를 암호화 혹은 복호화시킬 수 있다. 디지털 홀로그램은 전체 데이터 중에서 단지 0.032%의 데이터만을 암호화되더라도 객체를 분간할 수 없었다. 또한 구현된 하드웨어는 $0.25{\mu}m$ CMOS 공정에서 약 20만 게이트의 자원을 사용하였고, 타이밍 시뮬레이션 결과에서 살펴볼 때 약 165MHz의 클록속도에서 안정적으로 동작할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.165-184
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• 2023

The ARX-based lightweight block cipher is widely used in resource-constrained IoT devices due to fast and simple operation of software and hardware platforms. However, there are three weaknesses to ARX-based lightweight block ciphers. Firstly, only half of the data can be changed in one round. Secondly, traditional ARX-based lightweight block ciphers are static structures, which provide limited security. Thirdly, it has poor diffusion when the initial plaintext and key are all 0 or all 1. This paper proposes a new dynamic ARX-based lightweight block cipher to overcome these weaknesses, called DABC. DABC can change all data in one round, which overcomes the first weakness. This paper combines the key and the generalized two-dimensional cat map to construct a dynamic permutation layer P1, which improves the uncertainty between different rounds of DABC. The non-linear component of the round function alternately uses NAND gate and AND gate to increase the complexity of the attack, which overcomes the third weakness. Meanwhile, this paper proposes the round-based architecture of DABC and conducted ASIC and FPGA implementation. The hardware results show that DABC has less hardware resource and high throughput. Finally, the safety evaluation results show that DABC has a good avalanche effect and security.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권7호
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• pp.843-850
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• 2006

본 논문에서는 기존의 암호화 방법보다 안전한 키를 생성하는 해쉬체인 알고리즘을 제안하며, 해쉬체인 알고리즘 기법을 통해 생성한 각각의 키를 각각의 블록에 적용한 암호화 방법을 사용하여 기존의 시스템보다 보안성이 높은 암호화 방법을 제안한다. 또한 사용자 인증기법을 통해 사용자를 유/무선으로 인증한 후, 키 분할 기법을 이용하여 분할된 키를 안전하게 전송하는 방법과 클라이언트에 키가 유출되어도 완전한 키를 얻지 못하도록 하는 세션키 분할 기법을 제안한다. 제안한 시스템을 설계하고 구현한 후 성능 평가를 위해 다양한 크기의 디지털콘텐츠 파일을 이용하여 실험을 수행하였으며, 제안한 시스템이 기존 시스템에 비해 안전한 키 전송을 할 수 있었고, 키 유출에도 전체 데이터를 복호화 할 수 없도록 암호화 하였다. 또한 클라이언트 시스템에서 비디오 데이터 파일 재생 시 암호화 복호화 시간은 기존 방법과 유사함을 확인하였다.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제14권2호
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• pp.73-82
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• 2018

In this work, a hardware based cryptographic module for the cyber security of nuclear power plant is developed using a system engineering approach. Nuclear power plants are isolated from the Internet, but as shown in the case of Iran, Man-in-the-middle attacks (MITM) could be a threat to the safety of the nuclear facilities. This FPGA-based module does not have an operating system and it provides protection as a firewall and mitigates the cyber threats. The encryption equipment consists of an encryption module, a decryption module, and interfaces for communication between modules and systems. The Advanced Encryption Standard (AES)-128, which is formally approved as top level by U.S. National Security Agency for cryptographic algorithms, is adopted. The development of the cyber security module is implemented in two main phases: reverse engineering and re-engineering. In the reverse engineering phase, the cyber security plan and system requirements are analyzed, and the AES algorithm is decomposed into functional units. In the re-engineering phase, we model the logical architecture using Vitech CORE9 software and simulate it with the Enhanced Functional Flow Block Diagram (EFFBD), which confirms the performance improvements of the hardware-based cryptographic module as compared to software based cryptography. Following this, the Hardware description language (HDL) code is developed and tested to verify the integrity of the code. Then, the developed code is implemented on the FPGA and connected to the personal computer through Recommended Standard (RS)-232 communication to perform validation of the developed component. For the future work, the developed FPGA based encryption equipment will be verified and validated in its expected operating environment by connecting it to the Advanced power reactor (APR)-1400 simulator.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1-9
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• 2010

블록 암호는 Feistel 구조와 SPN 구조로 나눌 수 있다. Feistel 구조는 암호 및 복호 알고리즘이 같은 구조이고, SPN 구조는 암호 및 복호 알고리즘이 다르다. 본 논문에서는 암호와 복호 과정이 동일한 SPN 구조 블록 암호 알고리즘을 제안한다. 즉 SPN 구조 전체를 짝수인 N 라운드로 구성하고 1 라운드부터 N/2 라운드까지는 정함수를 적용하고, (N/2)+1 라운드부터 N 라운드까지는 역함수를 적용한다. 또한 정함수단과 역함수단 사이에 대칭 블록을 구성하는 대칭단을 삽입한다. 본 논문에서 정함수로는 AES의 암호 알고리즘을, 역함수로는 AES의 복호 알고리즘을 사용하고, 대칭단은 간단한 행렬식과 라운드 키 합산으로 구성한다. 본 논문에서 제안한 암호와 복호가 동일한 변형 AES는 하드웨어 구성이 간단한 장점을 가지므로 제한적 하드웨어 및 소프트웨어 환경인 스마트카드와 전자 칩이 내장된 태그와 같은 RFID 환경에서 안전하고 효율적인 암호 시스템을 구성할 수 있다.

• ETRI Journal
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• 제39권1호
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• pp.108-115
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• 2017

ARIA is a 128-bit block cipher that has been selected as a Korean encryption standard. Similar to AES, it is robust against differential cryptanalysis and linear cryptanalysis. In this study, we analyze the security of ARIA against differential-linear cryptanalysis. We present five rounds of differential-linear distinguishers for ARIA, which can distinguish five rounds of ARIA from random permutations using only 284.8 chosen plaintexts. Moreover, we develop differential-linear attacks based on six rounds of ARIA-128 and seven rounds of ARIA-256. This is the first multidimensional differential-linear cryptanalysis of ARIA and it has lower data complexity than all previous results. This is a preliminary study and further research may obtain better results in the future.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.229-231
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• 2021

본 논문에서는 적정한 보안 강도를 가지면서 경량 하드웨어 구현이 가능한 SIMECK 블록암호 알고리듬의 하드웨어 설계를 기술한다. 빠른 암호화와 복호화를 진행할 수 있도록 동작 라운드 수를 줄이는 two-stage 방식을 이용하여 구현하였다. 설계된 SIMECK 암호 코어를 Arty S7-50 FPGA 디바이스에 구현하고, Python을 이용한 GUI와 결합하여 암호화·복호화의 하드웨어 동작을 검증하였다.

• 한국정보기술학회 영문논문지
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• 제9권2호
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• pp.115-123
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• 2019

White-box cryptography is an implementation technique in order to protect secret keys of cryptographic algorithms in the white-box attack model, which is the setting that an adversary has full access to the implementation of the cryptographic algorithm and full control over their execution. This concept was introduced in 2002 by Chow et al., and since then, there have been many proposals for secure implementations. While there have been many approaches to construct a secure white-box implementation for the ciphers with SPN structures, there was no notable result about the white-box implementation for the block ciphers with Feistel structure after white-box DES implementation was broken. In this paper, we propose a secure white-box implementation for a block cipher SEED with Feistel structure, which can prevent the previous known attacks for white-box implementations. Our proposal is simple and practical: it is performed by only 3,376 table lookups during each execution and the total size of tables is 762.5 KB.

• 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.

• 한국항행학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.93-98
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• 2007

통신망의 급속한 발전으로 정보보호의 중요성은 점점 더 증가하고 있다. 따라서, 이러한 문제들을 해결하기 위하여 암호시스템이 사용 되었으며 암호시스템의 안전성은 키에 의존하고 있다. 본 논문에서는 암호학적으로 안전한 MD5 해쉬 함수를 기반으로 한 키 생성 방법을 제안한다. MD5 해쉬 함수의 기본 구조는 유한 길이의 입력을 512 비트 블록 단위로 처리하고 128 비트의 고정된 출력을 생성하는 반복적인 구조이다. 제안 방법의 안전성은 해쉬 함수를 기반으로 하고 있으며, 제안 방법은 인증 알고리즘이나 데이터 암호화를 위해 유용하게 적용될 것으로 사료된다.