• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1471-1479
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• 2017

2,048 비트의 키 길이를 지원하는 RSA 공개키 암호 프로세서를 설계하였다. RSA 암호의 핵심 연산인 모듈러 곱셈기를 워드 기반의 몽고메리 곱셈 알고리듬을 이용하여 설계하였으며, 모듈러 지수승 연산은 Left-to-Right(LR) 이진 멱승 알고리듬을 이용하여 구현하였다. 모듈러 곱셈에 8,448 클록 사이클이 소요되며, RSA 암호화와 복호화에 각각 185,724 클록 사이클과 25,561,076 클록 사이클이 소요된다. 설계된 RSA 암호 프로세서를 Virtex 5 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 표준셀을 사용하여 100 MHz의 동작 주파수로 합성한 결과, RSA 암호 프로세서는 12,540 GE로 구현되었고, 12 kbit의 메모리가 사용되었다. 동작 가능한 최대 주파수는 165 MHz로 평가되었으며, RSA 암호화, 복호화 연산에 각각 1.12 ms, 154.91 ms가 소요되는 것으로 예측되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1439-1444
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• 2013

최근 들어, 네트워크의 급속한 발전으로 온라인 뱅킹과 주식 거래 같은 응용프로그램들의 사용이 증가함에 따라 데이터에 대한 보안은 점점 더 중요해 지고 있다. 따라서, 데이터 보호를 위해 인터넷과 같은 개방형 네트워크에서 공개키 또는 대칭키 암호 알고리즘이 널리 사용되고 있다. 일반적으로 공개키 암호시스템은 인수분해와 이산대수의 문제를 기반으로 하고 있어, 대칭키 암호시스템에 비해 처리속도가 상대적으로 느리다. 공개키 암호시스템 중 타원곡선 암호는 RSA에 비해 보다 작은 사이즈의 키를 사용하여도 동일한 보안성을 제공하는 장점이 있어 처리 속도가 빠르다. 본 논문에서는 실수체를 기반으로 하는 타원곡선 암호의 효율적인 키 생성 방법을 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권10호
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• pp.3815-3833
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• 2021

MILP-based automatic search is the most common method in analyzing the security of cryptographic algorithms. However, this method brings many issues such as low efficiency due to the large size of the model, and the difficulty in finding the contradiction of the impossible differential distinguisher. To analyze the security of ESF algorithm, this paper introduces a simplified MILP-based search model of the differential distinguisher by reducing constrains of XOR and S-box operations, and variables by combining cyclic shift with its adjacent operations. Also, a new method to find contradictions of the impossible differential distinguisher is proposed by introducing temporary variables, which can avoid wrong and miss selection of contradictions. Based on a 9-round impossible differential distinguisher, 15-round attack of ESF can be achieved by extending forward and backward 3-round in single-key setting. Compared with existing results, the exact lower bound of differential active S-boxes in single-key setting for 10-round ESF are improved. Also, 2108 9-round impossible differential distinguishers in single-key setting and 14 12-round impossible differential distinguishers in related-key setting are obtained. Especially, the round of the discovered impossible differential distinguisher in related-key setting is the highest, and compared with the previous results, this attack achieves the highest round number in single-key setting.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.736-743
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• 2020

모듈러 곱셈은 타원곡선 암호 (elliptic curve cryptography; ECC), RSA 등의 공개키 암호에서 중요하게 사용되는 산술연산 중 하나이며, 모듈러 곱셈기의 성능은 공개키 암호 하드웨어의 성능에 큰 영향을 미치는 핵심 요소가 된다. 본 논문에서는 워드기반 몽고메리 모듈러 곱셈 알고리듬의 효율적인 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 본 논문의 모듈러 곱셈기는 SEC2 ECC 표준에 정의된 소수체 GF(p)와 이진체 GF(2k) 상의 11가지 필드 크기를 지원하여 타원곡선 암호 프로세서의 경량 하드웨어 구현에 적합하도록 설계되었다. 제안된 곱셈기 구조는 부분곱 생성 및 가산 연산과 모듈러 축약 연산이 파이프라인 방식으로 처리하며, 곱셈 연산에 소요되는 클록 사이클 수를 약 50% 줄였다. 설계된 모듈러 곱셈기를 FPGA 디바이스에 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였으며, 65-nm CMOS 표준셀로 합성한 결과 33,635개의 등가 게이트로 구현되었고, 최대 동작 클록 주파수는 147 MHz로 추정되었다.

• 정보보호학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.15-26
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• 2001

복잡한 암호학적 연산 없이 인간의 시각만으로 비밀정보를 직접 복원할 수 있는 시각암호는 영상형태의 비밀 정보를 n개의 랜덤한 영상(슬라이드)으로 분산시킬 때, 화소가 확장되면서 영상의 크기가 커지고 휘도가 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 화장 화소의 수를 줄이고 휘도를 개선시키는 연구가 요구되고 있다. 본 논문에서는 n개의 슬라이드 중 k개를 겹치면 비밀정보를 복원할 수 있는 (k, n) 시각암호론 위하여 누적행렬에 따라 기저행렬을 생성하는 새로운 구성법을 제안한다. k가 홀수일 때 그 구성이 완전하며, k가 짝수일 때는 복수의 휘도를 허용함으로서 특별한 쌍의 최대 휘도를 높일 수 있는 방식이다. 제안 방식은 기존방식 중에서 최량의 휘도를 달성하는 Droste방식에 비하여 간단한 구성이면서 평균 휘도가 개선됨을 보인다. 또한, 일반 접근구조를 위한 기저행렬의 구성이 가능함을 보인다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.1137-1148
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• 2021

CSIDH 기반 암호를 구현하는 데 있어서 가장 큰 단점은 Velu 공식을 활용하여 isogeny를 연산하기 위해 작은 소수 위수를 가지는 커널의 생성점을 선택하는 부분이다. 이 과정은 작은 위수의 경우 실패확률이 크기 때문에 연산량이 많이 들어서, 최근에 radical isogeny를 사용하는 부분에 관한 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 CSIDH기반 암호 구현에 있어서 radical isogeny를 사용하는 최적 방안에 대해 제시한다. 본 논문에서는 Montgomery 곡선과 Tate 곡선 사이의 변환을 최적하였으며, 2-, 3-, 5-, 7-isogeny에 대한 공식을 최적화하였다. 본 논문의 결과, CSIDH-512의 경우 radical isogeny를 7차까지 사용할 경우 기존 constant-time CSIDH에 비해서 15.3% 빠른 결과를 얻을 수 있었다. CSIDH-4096의 경우 radical isogeny를 2차까지 사용하는 것이 최적이라는 결론을 얻을 수 있었다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.1149-1156
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• 2021

Brute force 공격을 가속화 시키는 Grover 알고리즘은 대칭키 암호의 키 복구에 적용 가능하며, NIST에서는 대칭키 암호에 대한 Grover 공격 비용을 양자 후 보안 강도 추정에 활용하고 있다. 본 논문에서는 DES를 양자 회로로 최적화 구현하여 Grover 알고리즘 공격 비용을 추정한다. NIST에서는 128, 192, 256-bit 키를 사용하는 대칭키 암호에 대해 AES의 공격 비용을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. DES에 대해 추정한 공격 비용은 DES가 양자 컴퓨터의 공격으로부터 어느 정도의 내성을 가지고 있는지 분석해볼 수 있다. 현재 64-bit 키를 사용하는 대칭키 암호들에 대한 양자 후 보안 지표가 아직 존재하지 않기 때문에 본 논문에서 추정한 64-bit 키를 사용하는 DES에 대한 Grover 공격 비용이 기준으로 활용될 수 있다. 제안하는 DES의 양자 회로 구현 적합성 및 공격 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.183-191
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• 2023

암호 알고리즘은 많은 연산 자원을 요구하며 복잡한 수학적 원리를 통해 보안성을 가진다. 하지만 대부분의 사물인터넷 기기는 가용 자원이 한정적이며 그에 따라 연산 성능이 부족하다. 따라서 연산량을 적게 사용하는 경량암호가 등장하였다. 미국 국립표준기술연구소는 경량암호 표준화 공모전을 개최하여 경량암호의 원활한 보급을 꾀했다. 공모전의 알고리즘 중 하나인 TinyJAMBU는 순열 기반의 알고리즘이다. TinyJAMBU는 키 스케줄을 거치지 않는 대신 많은 순열 연산을 반복하며, 이때 시프트 연산이 주로 사용된다. 본 논문에서는 8-bit AVR 프로세서상에서 경량암호 TinyJAMBU를 고속 최적 구현하였다. 제안 기법은 시프트 연산을 반대 방향으로 하여 시프트 횟수를 최소화한 리버스 시프트 기법과 키와 논스가 고정인 환경에서 일부 연산을 사전 연산한 기법이다. 제안 기법은 순열연산에서 최대 7.03배, TinyJAMBU 알고리즘에 적용 시 최대 5.87배 성능 향상을 보였다. 키와 논스가 고정인 환경에서는 TinyJAMBU의 알고리즘이 최대 9.19배만큼 성능이 향상되었다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제16권1호
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• pp.17-28
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• 2024

As listed as one of the most important requirements for Post-Quantum Cryptography standardization process by National Institute of Standards and Technology, the resistance to various side-channel attacks is considered very critical in deploying cryptosystems in practice. In fact, cryptosystems can easily be broken by side-channel attacks, even though they are considered to be secure in the mathematical point of view. The timing attack(TA) and the simple power analysis attack(SPA) are such side-channel attack methods which can reveal sensitive information by analyzing the timing behavior or the power consumption pattern of cryptographic operations. Thus, appropriate measures against such attacks must carefully be considered in the early stage of cryptosystem's implementation process. The Montgomery multiplier is a commonly used and classical gadget in implementing big-number-based cryptosystems including RSA and ECC. And, as recently proposed as an alternative of building blocks for implementing post quantum cryptography such as lattice-based cryptography, the big-number multiplier including the Montgomery multiplier still plays a role in modern cryptography. However, in spite of its effectiveness and wide-adoption, the multiplier is known to be vulnerable to TA and SPA. And this paper proposes a new countermeasure for the Montgomery multiplier against TA and SPA. Briefly speaking, the new measure first represents a multiplication operand without 0 digits, so the resulting multiplication operation behaves in a very regular manner. Also, the new algorithm removes the extra final reduction (which is intrinsic to the modular multiplication) to make the resulting multiplier more timing-independent. Consequently, the resulting multiplier operates in constant time so that it totally removes any TA and SPA vulnerabilities. Since the proposed method can process multi bits at a time, implementers can also trade-off the performance with the resource usage to get desirable implementation characteristics.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.795-800
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• 2012

최근 들어 유, 무선 네트워크를 통한 통신이 비약적으로 발전함에 따라 다양한 서비스가 통신망을 통하여 일상적으로 이루어지고 있다. 이에 따라 데이터 및 개인 정보를 보호할 수 있는 기술이 필수적으로 요구되어 지고 있으며, 이러한 정보보호 문제를 해결할 수 있는 보안 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 다양한 암호 알고리즘들 중 타원곡선 암호의 키 선택 범위를 확장하기 위하여 실수체 기반 타원곡선 알고리즘의 연산항에 대한 연구를 수행하였다. 실험 결과, 실수체를 사용한 타원곡선 암호는 기존의 정수를 이용한 타원곡선 암호보다 다양한 키를 선택할 수 있어 보다 안전한 암호 시스템을 구현할 수 있음을 알 수 있었다.