• 정보보호학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.803-807
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• 2018

Fantomas와 Robin은 FSE 2014에서 제안된 경량 블록암호 패밀리 LS-designs에 포함되는 블록암호로, 비트슬라이스 구현이 가능한 L-Box와 S-Box를 사용하여 부채널 분석 대응기법인 마스킹 기법을 효율적으로 적용할 수 있도록 설계되었다. 본 논문은 연관키 차분경로 분석을 통한 Fantomas와 Robin의 전체 128비트 키의 복구공격이 각각 $2^{56}$, $2^{72}$의 시간 복잡도와 $2^{52}$, $2^{69}$개의 선택 평문으로 가능함을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권9호
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• pp.3266-3285
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• 2014

With limited computing and storage resources, many network applications of encryption algorithms require low power devices and fast computing components. CHESS-64 is designed by employing simple key scheduling and Data-Dependent operations (DDO) as main cryptographic components. Hardware performance for Field Programmable Gate Arrays (FPGA) and for Application Specific Integrated Circuits (ASIC) proves that CHESS-64 is a very flexible and powerful new cipher. In this paper, the security of CHESS-64 block cipher under related-key differential cryptanalysis is studied. Based on the differential properties of DDOs, we construct two types of related-key differential characteristics with one-bit difference in the master key. To recover 74 bits key, two key recovery algorithms are proposed based on the two types of related-key differential characteristics, and the corresponding data complexity is about $2^{42.9}$ chosen-plaintexts, computing complexity is about $2^{42.9}$ CHESS-64 encryptions, storage complexity is about $2^{26.6}$ bits of storage resources. To break the cipher, an exhaustive attack is implemented to recover the rest 54 bits key. These works demonstrate an effective and general way to attack DDO-based ciphers.

• 정보보호학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.3-10
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• 2009

본 논문에서는 중국 무선 네트워크 표준 WAPI에 사용되고 있는 블록 암호 SMS4에 대한 향상된 차분 공격 및 선형 공격을 소개한다: 먼저, SMS4의 전체 32 라운드 중 20또는 21 라운드에 적용된 기존 차분 공격을 22 라운드 차분 공격으로 확장하는 방법을 소개한다. 또한 22 라운드로 축소된 SMS4에 적용된 기존 선형 공격의 복잡도, $2^{119}$기지 평문, $2^{109}$ 메모리 바이트, $2^{117}$의 암호와 과정을 새로운 선형 근사식을 이용하여 $2^{117}$기지 평문, $2^{109}$ 메모리 바이트, $2^{112.24}$ 암호와 과정으로 향상시킨다. 본 논문의 분석 결과는 SMS4에 대해 알려진 공격 중 최상의 공격이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.155-162
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• 2022

CHES 2020에서 제안된 SITM (See-In-The-Middle) 공격은 차분 분석과 부채널 분석이 조합된 분석 기법의 일종으로 SNR (Signal-to-Noise Ratio)이 낮은 열악한 환경에서도 적용할 수 있다. 이 공격은 부분 1차 또는 고차 마스킹으로 구현된 블록암호를 공격대상으로 하여, 마스킹 되지 않은 중간 라운드의 취약점을 이용한다. 블록암호 PRESENT는 CHES 2007에 제안된 경량 블록암호로, 저전력 환경에서 효율적으로 구현 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 차분 패턴들을 이용하여 14-라운드 부분 마스킹으로 구현된 PRESENT에 대한 SITM 공격을 제안한다. 기존 공격은 4-라운드 부분 마스킹 구현된 PRESENT에 적용 가능했지만 본 공격은 더 많이 마스킹된 구현에도 유효하며, 이는 PRESENT가 본 공격에 내성을 가지기 위해서는 16-라운드 이상의 부분 마스킹이 필요함을 보인다.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권1호
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• pp.33-43
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• 2023

최근 미국의 국립표준기술연구소(NIST: National Institute of Standards and Technology)는 양자 내성 암호(PQC: Post-Quantum Cryptography, 이하 PQC) 표준화 사업을 진행하여 4개의 표준 암호 알고리즘을 발표하였다. 본 논문에서는 전자서명 분야에서 표준화가 확정된 CRYSTALS-Dilithium 알고리즘을 이용하여 서명을 생성하는 과정에서 동작하는 다항식 계수별 곱셈 알고리즘을 대상으로 비프로파일링 기반 전력 분석 공격인 CPA(Correlation Power Analysis)나 DDLA(Differential Deep Learning Analysis) 공격에 의해 개인 키가 노출될 수 있음을 실험을 통해 증명한다. ARM-Cortex-M4 코어에 알고리즘을 탑재하여 실험결과, CPA 공격과 DDLA 공격에서 개인 키 계수를 복구할 수 있음을 확인하였다. 특히 DDLA 공격에서 StandardScaler 전처리 및 연속 웨이블릿 변환을 적용한 전력 파형을 이용하였을 때 공격에 필요한 최소 전력 파형의 개수가 줄어들고 NMM(Normalized Maximum Margin) 값이 약 3배 증가하여 공격 성능이 크게 향상됨을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제34권4호
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• pp.629-639
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• 2024

CHAM은 ISO/IEC 표준 블록암호 운영 모드에서 암호화 함수가 복호화 함수보다 자주 사용되는 점을 고려하여 암호화 속도를 강조하여 설계되었다. 현대 범용 프로세서 구조의 슈퍼스칼라 아키텍처에서는 연산 구성이 동일하더라도 연산의 순서가 달라지면 처리 속도가 달라질 수 있다. 본 논문에서는 ARX 기반 블록암호인 CHAM의 연산 순서를 재배치한 구조 CHAM-like 구조들에 대해 범용 프로세서 환경에서 단일 블록 구현과 병렬 구현에 대한 구현 효율성과 안전성을 분석한다. 본 논문에서 제시한 구조는 암호화 속도 관점에서 최소 약 9.3%에서 최대 약 56.4% 효율적이다. 안전성 분석은 CHAM-like 구조들에 차분 공격과 선형 공격에 대한 저항성을 평가한다. 보안마진 관점에서 차분 공격은 3.4%, 선형 공격은 6.8% 차이를 보여 효율성 차이에 비해 보안 강도는 비슷함을 보인다. 이러한 결과는 ARX 기반 블록암호 설계 관점에서 활용가능하다.

• ETRI Journal
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• 제32권1호
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• pp.166-168
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• 2010

We investigate the possibility of using adiabatic logic as a countermeasure against differential power analysis (DPA) style attacks to make use of its energy efficiency. Like other dual-rail logics, adiabatic logic exhibits a current dependence on input data, which makes the system vulnerable to DPA. To resolve this issue, we propose a symmetric adiabatic logic in which the discharge paths are symmetric for data-independent parasitic capacitance, and the charges are shared between the output nodes and between the internal nodes, respectively, to prevent the circuit from depending on the previous input data.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.1117-1127
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• 2014

차분 오류 공격(Differential Fault Analysis)은 블록 암호 알고리즘의 안전성 분석에 널리 사용되는 부채널 기법 중 하나이다. 차분 오류 공격은 대표적인 블록 암호인 DES, AES, ARIA, SEED와 경량 블록 암호인 PRESENT, HIGHT 등에 적용되었다[1,2,3,4,5,6]. 본 논문에서는 최근 주목 받고 있는 국내 경량 블록 암호 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)에 대한 차분 오류 공격을 최초로 제안한다. 본 논문에서 제안하는 LEA에 대한 차분 오류 공격은 300개의 선택적 오류 주입 암호문을 이용하여 $2^{35}$의 시간 복잡도로 128 비트 마스터키 전체를 복구한다. 본 연구의 실험 결과, Intel Core i5 CPU, 메모리 8 GB의 일반 PC 환경에서 수집한 오류 주입 암호문을 이용하여, 평균 40분 이내에 마스터 키를 찾을 수 있음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권2호
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• pp.1100-1123
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• 2019

A code-based cryptosystem can resist quantum-computing attacks. However, an original system based on the Goppa code has a large key size, which makes it unpractical in embedded devices with limited sources. Many special error-correcting codes have recently been developed to reduce the key size, and yet these systems are easily broken through side channel attacks, particularly differential power analysis (DPA) attacks, when they are applied to hardware devices. To address this problem, a higher-order masking scheme for a McEliece cryptosystem based on the quasi-dyadic moderate density parity check (QD-MDPC) code has been proposed. The proposed scheme has a small key size and is able to resist DPA attacks. In this paper, a novel McEliece cryptosystem based on the QD-MDPC code is demonstrated. The key size of this novel cryptosystem is reduced by 78 times, which meets the requirements of embedded devices. Further, based on the novel cryptosystem, a higher-order masking scheme was developed by constructing an extension Ishai-Sahai-Wagne (ISW) masking scheme. The authenticity and integrity analysis verify that the proposed scheme has higher security than conventional approaches. Finally, a side channel attack experiment was also conducted to verify that the novel masking system is able to defend against high-order DPA attacks on hardware devices. Based on the experimental validation, it can be concluded that the proposed higher-order masking scheme can be applied as an advanced protection solution for devices with limited resources.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권6호
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• pp.1087-1098
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• 2023

인공지능 기술의 급격한 발전으로 다양한 분야에서 적극적으로 활용되고 있으나, 이와 함께 인공지능 기반 시스템에 대한 공격 위협이 증가하고 있다. 특히, 딥러닝에서 사용되는 인공신경망은 입력 데이터를 고의로 변형시켜 모델의 오류를 유발하는 적대적 공격에 취약하다. 본 연구에서는 이미지에서 단 하나의 픽셀 정보만을 변형시킴으로써 시각적으로 인지하기 어려운 One-Pixel 공격으로부터 이미지 분류 모델을 보호하기 위한 방법을 제안한다. 제안된 방어 기법은 오토인코더 모델을 이용하여 분류 모델에 입력 이미지가 전달되기 전에 잠재적 공격 이미지에서 위협 요소를 제거한다. CIFAR-10 데이터셋을 이용한 실험에서 본 논문에서 제안하는 오토인코더 기반의 One-Pixel 공격 방어 기법을 적용한 사전 학습 이미지 분류 모델들은 기존 모델의 수정 없이도 One-Pixel 공격에 대한 강건성이 평균적으로 81.2% 향상되는 결과를 보였다.