• 정보보호학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.5-15
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• 2016

전력 분석 공격은 공격자가 암호 알고리즘이 수행되는 동안 발생하는 전력 신호를 분석하여 비밀정보를 알아내는 분석 기법이다. 이러한 부채널 공격의 대응기법으로 널리 알려진 방법 중 하나는 마스킹 기법이다. 마스킹 기법은 크게 불 마스킹 형태와 산술 마스킹 형태의 두 종류로 나뉜다. 불 연산자와 산술 연산자를 사용하는 암호 알고리즘의 경우, 연산자에 따라 마스킹의 형태를 변환하는 알고리즘으로 마스킹 기법을 적용 가능하다. 본 논문에서는 기존의 방식보다 더 적은 비용의 저장 공간을 이용하는 산술 마스킹에서 불 마스킹 변환 알고리즘을 제안한다. 제안하는 변환 알고리즘은 마스킹의 최하위 비트(LSB)의 경우 불 마스킹과 산술 마스킹이 같음을 이용하여 변환하려는 비트 크기와 같은 크기만큼 저장 공간을 사용하여 참조 테이블을 구성한다. 이로 인해 기존의 변환 알고리즘과 비교해 성능 저하 없이 더 적은 비용으로 변환 알고리즘을 설계할 수 있다. 추가로 제안하는 기법을 LEA에 적용하여 기존의 기법보다 최대 26.2% 성능향상을 보였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.1431-1441
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• 2016

ARX 구조를 가지는 블록암호알고리즘에 마스킹 대응기법을 적용할 경우 연산별 마스킹 방식의 차이로 인하여 방식 간 안전한 변환이 반드시 필요하다. 그러나 마스킹 변환 시 발생되는 많은 연산량으로 인하여 ARX 기반 알고리즘에 마스킹 대응기법을 적용하는 것은 AES와 같이 하나의 마스킹 방식을 적용하는 알고리즘보다 상대적으로 비효율적이라고 알려져 있다. 본 논문에서는 현재까지 제안된 다양한 마스킹 변환 기법을 이용하여 1차 부채널분석에 안전한 LEA를 설계하고 32비트 플랫폼에 구현한다. 이를 바탕으로 대응기법의 예상되는 이론적 연산량과 실제 측정한 연산량간 발생하는 차이점에 대해 구현관점에서 살펴본다. 아울러 T-test를 활용하여 본 논문에서 구현한 대응기법이 실제 안전한지를 실험적으로 검증한다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제47권1호
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• pp.159-168
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• 2010

전력 분석 공격의 다양한 대응법들 중 대칭키 암호의 경우, 암/복호화, 키 스케쥴링의 연산 도중 중간 값이 전력 측정에 의해 드러나지 않도록 하는 마스킹 기법이 잘 알려져 있다. 대칭키 암호는 Boolean 연산과 Arithmetic연산이 섞여 있으므로 마스킹 형태 변환이 불가피하다. Messerges에 의해서 일반적인 전력 분석 공격에 안전한 마스킹 형태 변환 알고리즘이 제안되었고 이에 대한 취약성이 보고되었다. 본 논문에서는 Messerges가 제안한 마스킹 형태 변환 알고리즘에 대한 기존 전력 분석 공격이 불가능함을 보이고 새로운 전력 분석 공격 방법을 제안한다. 마스킹 형태 변환 알고리즘에 대하여 강화된 DPA와 CPA 공격 방법을 제시한 뒤 시뮬레이션 결과로써 제안하는 공격 방법으로 실제 분석이 가능함을 확인한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제27권5호
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• pp.1023-1032
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• 2017

스마트카드와 같은 정보보호용 디바이스에서 평문 데이터를 직접 암호화할 경우 누설되는 부채널 정보에 의해 사용되는 비밀 키가 노출될 수 있다. 특히, IoT 환경을 고려하여 설계된 LEA와 같은 경량 암호 알고리즘에서도 부채널 공격의 취약점이 발견되었다. 본 논문에서는 부채널 공격에 대응하기 위한 마스킹 기법을 소개하고 LEA 알고리즘에 적용할 수 있는 효율적인 마스킹 기법을 제안한다. 특히, 제안하는 산술-부울 마스킹 변환 기법은 256바이트 정도의 메모리가 필요하지만 연산 시간을 크게 감소시킴으로써 전체 암호 알고리즘의 수행 속도를 기존 알고리즘에 비해 약 17%정도 향상시킬 수 있다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제17C권3호
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• pp.233-242
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• 2010

전력분석 공격이 소개되면서 다양한 대응법들이 제안되었고 그러한 대응법들 중 블록 암호의 경우, 암/복호화의 연산 도중 중간 값이 전력 측정에 의해 드러나지 않도록 하는 마스킹 기법이 잘 알려져 있다. SEED는 비선형 연산으로 32 비트 덧셈 연산과 S-box 연산을 동시에 사용하고 각 연산에 대한 마스킹 방법이 조화를 이룰 수 있도록 마스킹 형태 변환 과정이 필요하다. 본 논문에서는 SEED의 구조적 특성을 고려하여, 연산 시간이 많이 필요한 마스킹 형태 변환 횟수를 최소화 하도록 새로운 마스킹 S-box 설계법을 제안한다. 또한 마스킹 S-box 테이블을 하나만 생성하고 이것으로 나머지 마스킹 S-box 연산을 대체할 수 있는 연산식을 만들어 기존 마스킹 기법에 비해 마스킹 S-box로 인한 RAM 사용량을 절반으로 줄여 메모리 크기면에서도 효율적이도록 구성하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.739-747
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• 2015

전력분석의 대응기법으로 가장 널리 알려진 마스킹 기법은 암호 알고리즘 수행 도중 비밀 중간 값을 노출시키지 않게 함으로써 공격자가 필요한 정보를 얻지 못하도록 한다. 마스킹 기법은 대칭키 암호 알고리즘에 적용되어 많은 연구가 진행되었다. 국제표준 알고리즘인 SEED 알고리즘에 대해 마스킹 대응기법 연구가 진행되었다. Cho 등이 제안한 Masked SEED 알고리즘은 1차 전력분석에 안전할 뿐만 아니라 Arithmetic to Boolean 변형 함수의 호출을 줄임으로써 효율성까지 만족시켰다. 본 논문에서는 Cho 등이 제안한 Masked SEED에 대한 취약점을 분석하였다. 효율적인 연산을 위해 추가로 수행되는 사전연산에 의해 마스크 값이 노출되고 이를 이용하여 1차 전력분석 공격으로 비밀키를 복원하였다. 우리는 이론적인 측면과 실험적인 측면을 모두 고려하여 취약점을 분석하였으며 제안한 공격기법은 Cho 등이 제안한 알고리즘이 탑재된 모든 디바이스에서 공통적으로 적용될 수 있음을 예상한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권11호
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• pp.8-15
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• 2009

암호 시스템을 구현할 경우 차분 전력 분석 공격법 등과 같은 부채널 공격법에 대한 안전성은 반드시 고려되어야 한다. 현재까지 부채널 공격법에 대한 다양한 방어 기법이 제안되었으며, 본 논문에서는 그러한 방어 기법 중의 하나인 마스킹 기법을 주로 다루게 된다. 특히 본 논문에서는 이러한 마스킹 기법의 구현에 수반되는 불 마스크와 산술 마스크 사이의 변환 문제에 대한 효율적인 해법을 제시한다. 새로 제안된 방법의 기본적인 아이디어는, ripple adder에 사용되는 carry 비트와 sum 비트를 계산하는 과정 중에 랜덤 비트를 삽입함으로써 공격자가 상기 비트들과 원 데이터 사이의 상관관계를 알아내지 못하게 하는 데에 있다. 새로 제안된 방법은 어떠한 여분의 메모리 사용 없이 단지 6n-5개의 XOR 게이트와 2n-2개의 AND 게이트만을 사용하여 n-비트 이진열에 대한 마스크 변환을 수행하며 변환 수행 시 3n-2 게이트 시간 지연을 필요로 한다. 새로 제안된 방법은 특히 비트 단위의 연산만을 사용하기 때문에 불 연산과 산술 연산을 동시에 사용하는 암호 알고리즘을 차분 전력 분석 공격에 안전하게 하드웨어로 구현하는 경우 효과적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 본 논문은 새로 제안된 방법을 SEED 블록 암호 알고리즘의 안전한 구현에 적용하였으며 그 상세한 구현 결과는 본문에 제시된다.