• Journal of Platform Technology
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• 제11권1호
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• pp.72-84
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• 2023

With the rise of the Internet of Things, the security of such lightweight computing environments has become a hot topic. Lightweight block ciphers that can provide efficient performance and security by having a relatively simpler structure and smaller key and block sizes are drawing attention. Due to these characteristics, they can become a target for new attack techniques. One of the new cryptanalytic attacks that have been attracting interest is Neural cryptanalysis, which is a cryptanalytic technique based on neural networks. It showed interesting results with better results than the conventional cryptanalysis method without a great amount of time and cryptographic knowledge. The first work that showed good results was carried out by Aron Gohr in CRYPTO'19, the attack was conducted on the lightweight block cipher SPECK-/32/64 and showed better results than conventional differential cryptanalysis. In this paper, we first apply the Differential Neural Distinguisher proposed by Aron Gohr to the block ciphers HIGHT and GOST to test the applicability of the attack to ciphers with different structures. The performance of the Differential Neural Distinguisher is then analyzed by replacing the neural network attack model with five different models (Multi-Layer Perceptron, AlexNet, ResNext, SE-ResNet, SE-ResNext). We then propose a Related-key Neural Distinguisher and apply it to the SPECK-/32/64, HIGHT, and GOST block ciphers. The proposed Related-key Neural Distinguisher was constructed using the relationship between keys, and this made it possible to distinguish more rounds than the differential distinguisher.

• 정보보호학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.77-86
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• 2005

연관 암호 공격은 키의 길이에 따라 가변 라운드 수를 갖는 블록 암호알고리즘의 키 스케줄의 약점을 이용한 공격으로 2002년 Hongjun Wu에 의해 소개되었다. 이 공격은 두 개의 서로 다른 키 길이에 대해 각기 다른 라운드 수를 갖는 두 암호에서 사용되는 키 쌍이 유사-동치키일 경우에 적용되는 공격이다. 본 논문에서는 이러한 연관 암호 공격을 블록 암호알고리즘의 가장 강력한 공격 방법인 차분 공격과 결합한 차분 연관 암호 공격의 개념을 제시한다. 차분 연관 암호 공격은 기존의 연관 암호 공격에서 라운드 수의 차이가 커짐에 따라 공격 적용의 어려움을 극복한 방법이다. 이 공격법을 이용하여 블록 암호알고리즘 ARIA v.0.9와 SC2000을 분석한다. 또한, 차분 공격 뿐 아니라 선형 공격. 고계 차분 공격 등과 같은 기존의 블록 암호알고리즘 공격들과 연관 암호 공격이 결합 가능함을 이용하여, 가변 라운드 수존 갖는 블록 암호알고리즘인 SAFER++와 CAST-128을 분석한다.

• ETRI Journal
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• 제35권1호
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• pp.131-141
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• 2013

Integral cryptanalysis, which is based on the existence of (higher-order) integral distinguishers, is a powerful cryptographic method that can be used to evaluate the security of modern block ciphers. In this paper, we focus on substitution-permutation network (SPN) ciphers and propose a criterion to characterize how an r-round integral distinguisher can be extended to an (r+1)-round higher-order integral distinguisher. This criterion, which builds a link between integrals and higher-order integrals of SPN ciphers, is in fact based on the theory of direct decomposition of a linear space defined by the linear mapping of the cipher. It can be directly utilized to unify the procedure for finding 4-round higher-order integral distinguishers of AES and ARIA and can be further extended to analyze higher-order integral distinguishers of various block cipher structures. We hope that the criterion presented in this paper will benefit the cryptanalysts and may thus lead to better cryptanalytic results.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.288-300
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• 2003

정보보호의 중요성이 인식되면서 암호 기술의 사용이 증가하고 있다. 특히, 공개키 암호 기술은 대칭키 암호기술에 비해 키의 관리가 용이하고, 디지털 서명을 쉽게 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있어서 그 사용이 증가하고 있다. 현재 공개키 암호 기술을 효율적이고 안전하게 사용하기 위한 공개키 기반 구조가 구축되어 운영되고 있다. 공개키 기반 구조에서는 사용자가 인증기관에 등록하여 개인키와 공개키 쌍을 생성하고, 인증기관은 생성된 공개키에 대한 인증서를 발행한다. 이러한 인증서를 이용하여 사용자간에 키 설립을 수행하고 암호화통신을 할 수 있게 된다. 그러나 공개키 기반 구조에서 설립된 세션키에 대한 관리 기능은 제공하고 있지 않다. 본 논문에서는 무선 인증 및 키 설립시 설립된 세션키에 대한 키 복구를 지원하는 인증서 발행 프로토콜을 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권3호
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• pp.509-521
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• 2013

Impossible Differential Cryptanalysis (IDC) uses impossible differentials to discard wrong subkeys for the first or the last several rounds of block ciphers. Thus, the security of a block cipher against IDC can be evaluated by impossible differentials. This paper studies impossible differentials for Rijndael-like and 3D-like ciphers, we introduce methods to find 4-round impossible differentials of Rijndael-like ciphers and 6-round impossible differentials of 3D-like ciphers. Using our methods, various new impossible differentials of Rijndael and 3D could be searched out.

• 정보보호학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.29-40
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• 2005

본 논문에서는 최근 제안된 소프트웨어 구현에 적합한 (블록 단위) 스트림 암호는 HELIX, SCREAM, MUGI, PANAMA 알고리즘들의 대수적 공격에 대한 안전성을 분석한다. 대수적 공격은 알려진 입출력 쌍을 가지고 내부 알고리즘의 기본 대수 방정식을 이용하는 방법으로, 과포화된 다변수 연립 방정식을 통하여 변수의 값을 얻고 이를 이용하여 키를 복구해내는 방업이다. 이 분석법은 초기 대수적 특성을 지닌 블록 암호의 분석에 적용되었으나. 이후 블록 암호보다는 스트림 암호의 분석에 보다 용이하게 적용되었다. 그러나 일반적인 알고리즘을 이 분석법을 그대로 적용하기에는 많은 어려움이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 최근 제안된 워드 단위의 소프트웨어 구현에 적합한 스트림 암호의 각 알고리즘에 대해 대수적 방정식과 변수의 수를 비교 및 분석함으로써 각 알고리즘의 대수적 공격에 대한 내성을 살펴본다. 또한 이러한 분석을 통해 대수적 공격에 안전한 소프트웨어 구현에 적합한 스트림 암호의 설계 시 고려해야 할 세 가지 설계 고려사항을 제시한다.

• ETRI Journal
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• 제36권6호
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• pp.1032-1040
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• 2014

The Lai-Massey scheme, proposed by Vaudenay, is a modified structure in the International Data Encryption Algorithm cipher. A family of block ciphers, named FOX, were built on the Lai-Massey scheme. Impossible differential cryptanalysis is a powerful technique used to recover the secret key of block ciphers. This paper studies the impossible differential cryptanalysis of the Lai-Massey scheme with affine orthomorphism for the first time. Firstly, we prove that there always exist 4-round impossible differentials of a Lai-Massey cipher having a bijective F-function. Such 4-round impossible differentials can be used to help find 4-round impossible differentials of FOX64 and FOX128. Moreover, we give some sufficient conditions to characterize the existence of 5-, 6-, and 7-round impossible differentials of Lai-Massey ciphers having a substitution-permutation (SP) F-function, and we observe that if Lai-Massey ciphers having an SP F-function use the same diffusion layer and orthomorphism as a FOX64, then there are indeed 5- and 6-round impossible differentials. These results indicate that both the diffusion layer and orthomorphism should be chosen carefully so as to make the Lai-Massey cipher secure against impossible differential cryptanalysis.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권8호
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• pp.4006-4024
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• 2017

Internet of Things (IoT) will transform our daily life by making different aspects of life smart like smart home, smart workplace, smart health and smart city etc. IoT is based on network of physical objects equipped with sensors and actuators that can gather and share data with other objects or humans. Secure communication is required for successful working of IoT. In this paper, a total of 13 lightweight cryptographic algorithms are evaluated based on their implementation results on 8-bit, 16-bit, and 32-bit microcontrollers and their appropriateness is examined for resource-constrained scenarios like IoT. These algorithms are analysed by dissecting them into their logical and structural elements. This paper tries to investigate the relationships between the structural elements of an algorithm and its performance. Association rule mining is used to find association patterns among the constituent elements of the selected ciphers and their performance. Interesting results are found on the type of element used to improve the cipher in terms of code size, RAM requirement and execution time. This paper will serve as a guideline for cryptographic designers to design improved ciphers for resource constrained environments like IoT.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권1호
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• pp.435-451
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• 2019

Impossible differential cryptanalysis is an essential cryptanalytic technique and its key point is whether there is an impossible differential path. The main factor of influencing impossible differential cryptanalysis is the length of the rounds of the impossible differential trail because the attack will be more close to the real encryption algorithm with the number becoming longer. We provide the upper bound of the longest impossible differential trails of several important block ciphers. We first analyse the national standard of the Russian Federation in 2015, Kuznyechik, which utilizes the 16-byte LFSR to achieve the linear transformation. We conclude that there is no any 3-round impossible differential trail of the Kuznyechik without the consideration of the specific S-boxes. Then we ascertain the longest impossible differential paths of several other important block ciphers by using the matrix method which can be extended to many other block ciphers. As a result, we show that, unless considering the details of the S-boxes, there is no any more than or equal to 5-round, 7-round and 9-round impossible differential paths for KLEIN, Midori64 and MIBS respectively.

• 정보보호학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.3-16
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• 2008

무선 센서 네트워크는 센서 노드 또는 모트(mote)라 불리는 소형 장치들로 이루어진 무선 네트워크이다. 최근 센서 네트워크에 대한 연구가 활발한 가운데 센서 네트워크에서의 보안에 관한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 센서 노드 및 센서 네트워크 상의 정보를 안전하게 저장, 전송하기 위해서는 암호 알고리즘의 구현이 필요하며, 이 암호 알고리즘들은 센서 노드의 한정된 자원을 효과적으로 활용할 수 있도록 효율적인 구현이 필수적이다. 센서 노드 상에서 이용될 수 있는 암호로는 TinyECC 등의 공개키 암호와 AES와 같은 표준 블록 암호가 있으나, 스트림 암호는 최근에서야 eSTREAM 프로젝트에서 표준화가 완료되어 아직 센서 노드상에서 사용 가능성이 명확하지 않은 실정이다. 이에 본 논문에서는 eSTREAM의 2단계와 3단계에 채택되었던 10개 소프트웨어 기반 암호들 중 9개의 암호들을 MicaZ 모트 상에 구현하여 성능을 비교하고, 특히 최종적으로 eSTREAM에 채택된 SOSEMANUK, Salsa20, Rabbit을 포함한 6개 암호에 대해서는 MicaZ에 적합하도록 최적화하였다. 또한 참조 구현으로써 하드웨어용 스트림 암호 및 AES-CFB에 대한 실험 결과도 제시한다. 본 논문의 실험에 따르면, 대부분의 스트림 암호가 약 31Kbps - 406Kbps의 암호화 성능을 보임으로써 센서 노드에서 사용하기에 큰 무리가 없음을 확인할 수 있었다. 특히 최종적으로 채택된 SOSEMANUK, Salsa20, Rabbit의 경우 센서 노드에 적합한 128바이트 크기의 작은 패킷의 암호화에서 각각 406Kbps, 176Kbps, 121Kbps의 속도를 보여주고, 70KB, 14KB, 22KB의 ROM및 2811B, 799B, 755B의 RAM을 사용함으로써, 106Kbps의 속도를 보여준 소프트웨어 기반 AES에 비해 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.