사물인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 등의 확산으로 애플리케이션에 대한 고속 암호화의 필요성이 대두되고 있다. GPU 최적화는 GPU가 이론적으로 얻은 암호 분석 결과 또는 축소된 버전을 합리적인 시간에 검증하는데 사용될 수 있다. 본 논문에서는 다양한 환경에서 구현되고 있는 PIPO 경량암호를 대상으로 GPU 상에서 구현하였다. PIPO에 대한 무차별 대입 공격을 고려하여 최적 구현하였다. 특히 비트 슬라이싱 기법을 적용한 최적화 구현과 GPU 요소를 최대한 사용하였다. 결과적으로 제안 기법의 구현은 RTX 3060 환경에서 초당 약 195억의 처리량을 보여 이전 연구 보다 약 122배 높은 처리량을 달성하였다.
한국기술표준원(KATS)과 국제표준화기구(ISO/IEC)에 의해 표준으로 채택된 블록암호 알고리듬 HIGHT용 저면적/저전력 암호/복호 코어를 설계하였다. HIGHT 알고리듬은 USN, RFID와 같은 유비쿼터스 환경에 적합하도록 개발되었으며, 128 비트 마스터 키를 사용하여 64 비트 평문을 64 비트 암호문으로, 또는 그 역으로 변환한다. 저면적과 저전력 구현을 위해 암호화 및 복호화를 위한 라운드 변환 블록과 키 스케줄러의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다. 0.35-${\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용한 합성결과, HIGHT64 코어는 3,226 게이트로 구현되었으며, 80-MHz@2.5-V로 동작하여 150-Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.
채널 부호화된 심볼은 연집 오류(Burst error)에 취약한 특성으로 인해 송신단에서 인터리빙 과정을 거쳐 송신된다. 수신단에서는 채널을 통하여 발생된 연집 오류를 디인터리빙 과정을 통해 랜덤 오류(Random error)로 변화시키고 채널 복호화를 통하여 오류 정정 효과를 높인다. 그러나 수신단에서 송신단의 인터리버 파라미터를 알지 못하는 경우에는 인터리빙은 특정 패턴에 의한 일종의 암호화로 볼 수 있으며 디인터리빙이 어렵게 된다. 최근 선형 블록 부호가 블록 인터리빙 되었을 때 선형 블록 부호의 선형성을 이용하여 인터리버 파라미터를 추정하는 기법들의 연구가 진행되었다. 그러나 길쌈 부호가 인터리빙 되었을 때, 선형 블록 부호와 달리 부호어 길이에 따라 구분되는 선형성을 이용할 수 없기 때문에 기존 선형 블록 부호의 선형성을 이용한 방법으로는 인터리버의 파라미터를 추정할 수 없다. 본 논문에서는 길쌈부호가 블록 인터리빙이 되었을 때 길쌈 부호 복원(Convolutional code reconstruction) 기법을 이용하여 블록 인터리버의 행과 열을 추정하는 블라인드 블록 디인터리빙 기법을 제안한다.
최근 세계적으로 사물인터넷 부문의 지출 성장이 높아짐에 따라 이를 암호화하기 위한 경량 블록 암호의 중요성 또한 높아지고 있다. ICISC 2020에 제안된 경량 블록 암호 PIPO 암호화 알고리즘은 Unbalanced bridge 구조를 이용한 SPN 구조의 암호이다. 화이트박스 공격 모델은 공격자가 암호화 동작의 중간값까지 알 수 있는 상태를 의미한다. 이를 대응하기 위한 기법으로 2002년 Chow 등은 화이트박스 구현 기법을 제안하여 DES와 AES에 적용하였다. 본 논문에서는 경량 블록 암호 PIPO 알고리즘에 화이트박스 구현 기법을 적용한 화이트박스 PIPO를 제안한다. 화이트박스 PIPO는 Chow 등이 제안한 화이트박스 AES 대비 테이블의 크기는 약 5.8배, 연산 시간은 약 17배 감소하였다. 또한, 모바일 보안제품에 화이트박스 PIPO를 활용하였으며 적용 범위에 따른 테스트 케이스 별 실험 결과를 제시한다.
정보통신 및 네트워크의 급격한 발전으로 인하여 정보보호분야의 중요성은 매우 크다. 또한 사용자에 의한 서비스 수요가 증가하면서 개인정보보호에 대한 관심이 증가하였다. 이러한 이유로 대칭형 암호방식보다는 비대칭형 암호방식이 주류를 이루게 되었다. 그러나 비대칭형 암호방식은 대칭형 암호시스템에 비하여 처리속도가 낮아서 적용되는 분야가 한정된다. 그러므로 본 논문에서는 대칭형 암호시스템을 이용하여 비대칭형 암호시스템의 인증기능을 수행할 수 있도록 하는 암호시스템을 설계하였다. 제안된 암호시스템은 블록 암호방식과 스트림 암호방식을 혼용하여 사용하였다. 대칭형/비대칭형 암호시스템은 고정된 키에 의하여 암호/복호를 수행하지만 제안된 암호시스템은 평문의 정보에 의하여 키수열이 변화하도록 함으로써 비도 측면에서 매우 높은 안전성을 가지도록 하였다. 그러므로 비인가자가 키정보를 확보하여도 크랙하기가 매우 어려워진다. 그러므로 제안된 암호시스템은 대칭형 암호시스템의 처리속도와 비대칭 암호시스템의 인증기능을 가지고 있으므로 데이터 인증 또는 중요한 정보의 교환에 매우 유용하게 사용되리라 사료된다.
현대 사회에서 스토리지를 필요로 하는 애플리케이션이 많아졌다. 그 중에서 특히 핀테크의 발달은 스토리지의 보안 필요성을 크게 증대시켰다. 스토리지에는 사용자의 민감 정보가 저장되어 있는데 이 정보들이 노출되면 사용자들이 금전적인 피해를 입게 된다. 따라서 이러한 사고를 막기 위해 스토리지 암호화를 수행해야 하는데 스토리지 암호화를 수행하는 애플리케이션 중 하나로 EncFS가 있다. EncFS는 IV를 이용하여 암호화를 수행하는데 IV 값은 EncFS 단위 블록마다 유일해야 한다. 하지만 동일한 IV 값이 생성되는 경우들이 존재한다. 이를 이용해 암호화 과정을 조작하여 평문과 암호문 간의 관계를 알 수 있는 취약점이 존재한다. 본 논문에서는 해당 취약점이 IND-CPA에 안전하지 않음을 보이고 이를 개선하는 기법을 제안한다.
스트림 암호 시스템을 중심으로 한 카오스 암호 시스템은 원문의 길이가 클수록 암복호화 및 송수신 속도가 떨어지는 단점을 보여왔다. 본 연구에서는 원문의 길이가 길수록 기존의 웹 메일 시스템에 비해 더욱 우수한 성능을 보이고 있는 암호화 웹 메일 시스템을 설계 구현하였다. 암호화 웹 메일 시스템구현에서 키 수열 생성, 원문의 암복호화, 내외부 메일 뷰어 등을 개발하였고, 성능 평가 결과 암복호화 및 송수신 속도에서 우수한 것으로 평가되어 스트림 암호 시스템이 갖는 단점을 보완하였다고 할 수 있다. 앞으로 지속적인 응용 연구를 통해 암호화 기술을 기반으로 한 서버 시스템 보안 및 파일 보안, 인터넷 정보의 보안, 전자 상거래 시스템의 정보 보호 등 여러 분야에서 블록 암호 시스템을 대체할 수 있는 새로운 범용 암호 시스템으로 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.
차분오류주입공격(Differential Fault Analysis, DFA)은 블록 암호를 분석하는 가장 효과적인 부채널 공격(Side-Channel Attacks, SCAs) 방법 중 하나로 알려져 있다. 본 논문에서는 DES (Data Encryption Standard)에 대한 새로운 DFA 방법에 대하여 제안한다. DES에 대한 DFA 방법은 Biham과 Shamir에 의하여 처음으로 제안된 이후, 2009년 Rivain에 의하여 DES의 중간 라운드 (9~12 라운드)에 대한 DFA 방법에 이르기 까지 많은 DFA 방법이 소개되었다. 하지만 기존의 DES에 대한 DFA 방법은 암호화 (또는 복호화)과정에 오류를 주입하는 공격방법임에 비해 본 논문에서 제안하는 DES에 대한 DFA 방법은 DES의 키 생성과정에 오류를 주입하여 분석하는 방법을 처음으로 제안한다. 제안하는 DFA 방법은 기존의 방법들에서 사용하는 오류 모델을 포괄하는 오류 모델을 사용하고 더 척은 오류의 개수로 공격이 가능하다.
Triple DES(Data Encryption Standard)는 DES의 안전성을 향상시키기 위하여 2번의 DES 암호화와 1번의 DES 복호화를 수행하는 국제 표준 암호 알고리즘이다. 본 논문에서는 Triple DES에서 수행되는 각각의 DES 알고리즘 중 마지막 라운드를 실행시키지 않도록 오류를 주입함으로써 비밀키를 찾아내는 차분 오류 분석(Differential Fault Analysis, DFA)공격을 제안한다. 제안한 공격 방법을 이용하여 시뮬레이션 결과, 9개 정도의 정상-오류 암호문 쌍을 얻을 수 있으면 $2^{24}$번의 비밀 키 전탐색을 통해 3개의 비밀키를 모두 찾을 수 있었다. 또한, ATmega128 칩에 Triple DES 암호 알고리즘을 실제로 구현하고 레이저를 이용한 오류를 주입함으로써 제안 공격이 오류 주입 대응책이 적용되지 않은 범용 마이크로프로세서 칩에 적용 가능함을 검증하였다.
4차 산업혁명 시대에 디지털기기 보급의 대중화와 함께 이를 대상으로 한 사이버 범죄가 증가함에 따라 디지털 데이터 증거 확보의 중요성이 대두되고 있다. 하지만 디지털 데이터 증거 확보의 어려움은 디지털 데이터를 조작, 삭제, 난독화 등 분석 시간을 증가시키거나 불가능하게 만드는 안티 포렌식 기법을 활용하기 때문이다. 이러한 안티 포렌식은 디지털 포렌식 측면에서 증거물의 회손 및 차단하는 일련의 행위로 정의하며, 안티 포렌식 기법으로 데이터 파괴, 데이터 암호화, 데이터 은닉, 데이터 변조 등으로 분류된다. 따라서 본 연구에서는 안티포렌식 기법을 데이터 은닉 및 삭제 (난독화 및 암호화)로 분류하여 최근 연구동향을 조사 및 분석하고 향후 안티포렌식의 연구 방향을 제안하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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