본 논문에서는 타원곡선 암호 시스템을 위한 스칼라 곱셈기를 유한체 GF(2$^{l63}$)상에서 구현하였다. 스칼라 곱셈기는 stand basis를 기반으로 비트-시리얼 곱셈기와 나눗셈기로 구성되어 있으며 이 가운데 가장 많은 시간을 필요로 하는 나눗셈의 효율적인 연산을 위해 확장 유클리드 알고리즘 기반의 새로운 나눗셈 알고리즘을 제안하였다. 기존의 나눗셈기들이 가변적인 데이터 종속성으로 인해 제어 모듈이 복잡해지며 처리 속도가 느린 것에 비해 새로이 제안하는 나눗셈 알고리즘은 입력신호의 크기에 독접 적인 2-bit의 제어 신호만을 필요로 하기 때문에 기존의 나눗셈기에 비하여 하드웨어 사이즈 및 처리 속도면에서 유리하다. 또한 제안하는 나눗셈기의 연산 모듈은 규칙적인 구조를 가지고 있어 입력 신호의 크기에 따라 확장이 용이하다. 새로운 스칼라 곱셈기는 삼성전자 0.18 um CMOS 공정으로 합성하였을 경우 60,000게이트의 하드웨어 사이즈를 가지며 최대 250MHz까지 동작이 가능하다. 이 때 데이터 처리속도는 148kbps로 163-bit 프레임당 1.1㎳ 걸린다. 이러한 성능은 디지털 서명, 암호화 및 복호화 그리고 키 교환 등에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 여겨진다.다.
In general, a deadlock in flexible manufacturing systems (FMSs) is caused by a resource limitation and the diversity of routings. However, the deadlock of industrial controllers such as programmable logic controllers (PLCs) can occur from different causes compared with those in general FMSs. The deadlock of PLCs is usually caused by an error signal between PLCs and manufacturing systems. In this paper, we propose a deadlock detection and recovery (DDR) algorithm to resolve the deadlock problem of PLCs at design stage. This paper employs the MAPN (modified automation Petri net), MTPL (modified token passing logic), and ECC (efficient code conversion) algorithm to model manufacturing systems and to convert a Petri net model into a desired LD (ladder diagram). Finally, an example of manufacturing systems is provided to illustrate the proposed DDR algorithm.
This paper presents new hardware implementation of the ECC(Elliptic Curve Cryptography) algorithm that is improved in speed and stability. We proposed new datapath that changed square's position so that we can reduce required number of cycles for addition operation between two points by more than 30%. We used Massey-Omura parallel multiplier adopted Normal basis for fast scalar multiplications. Also the use of the window non-adjacent form (WNAF) method can reduce addition operation of each other different points. We implemented ECC system with GF($2^{196}$), and this system was designed and verified by VHDL.
Error correcting codes는 일반적으로 soft error를 막기 위해서 사용된다. single error의 수정과 double error의 검출(SEC-DED) 코드들은 이런 목적으로 사용된다. 본 논문에서는 이러한 회로의 크기, 지연시간, 전력 소비를 선택적으로 최소로 하는 SEC-DED의 설계방법을 제안한다. 이러한 SEC-DED의 설계는 비선형 최적화 문제로 포함되는데 우리는 다목적 유전자 알고리즘을 이용하여 이 문제를 해결한다. 제안하는 방법은 여러 가지 SEC-DED code들을 제공하여 사용자의 환경에 따라 알맞은 회로를 선택할 수 있도록 한다. 제안하는 방법을 효율적인 ECC코드로 알려져 있는 odd-column weight Hsiao code에 적용하여 그 효율성을 입증하였다.
ECQV(Elliptic Curve Qu-Vanstone)는 ECC(Elliptic Curve Cryptography) 기반의 묵시적 인증서(implicit certificate)를 생성하는 방법으로서 기존에 사용되던 명시적 인증서에 비해 크기가 작고 빠르기 때문에 메모리가 충분하지 않거나 대역폭이 작은 제한된 통신환경에서 유용하게 사용 될 수 있다. 또한, Butterfly key expansion 알고리즘은 하나의 공개키를 사용하여 여러 개의 인증서를 발급할 수 있도록 지원하는 방법이다. 본 연구에서는 기존 ECQV에 Butterfly key expansion 알고리즘을 적용하여, 추후 자동차 통신 환경에서 유용하게 사용될 수 있는 인증서 발급 방법을 제안한다.
모바일 장치와 IoT의 보안 프로토콜 구현에 적합한 경량 보안 SoC 설계에 대해 기술한다. Cortex-M0을 CPU로 사용하는 보안 SoC에는 타원곡선 암호 (elliptic curve cryptography) 코어, SHA3 해시 코어, ARIA-AES 블록 암호 코어 및 무작위 난수 생성기 (TRNG) 코어 등의 하드웨어 크립토 엔진들이 내장되어 있다. 핵심 연산장치인 ECC 코어는 SEC2에 정의된 20개의 소수체와 이진체 타원곡선을 지원하며, 부분곱 생성 및 가산 연산과 모듈러 축약 연산이 서브 파이프라인 방식으로 동작하는 워드 기반 몽고메리 곱셈기를 기반으로 설계되었다. 보안 SoC를 Cyclone-5 FPGA 디바이스에 구현하고 타원곡선 디지털 서명 프로토콜의 H/W-S/W 통합 검증을 하였다. 65-nm CMOS 셀 라이브러리로 합성된 보안 SoC는 193,312 등가 게이트와 84 kbyte의 메모리로 구현되었다.
When implementing a hardware elliptic curve cryptosystem (ECC) module, the efficient design of Modular Inverse (MI) algorithm is especially important since it requires much more computation than other finite field operations in ECC. Among the MI algorithms, binary Right-Shift modular inverse (RS) algorithm has good performance when implemented in hardware, but Montgomery Modular Inverse (MMI) algorithm is not considered in [1, 2]. Since MMI has a similar structure to that of RS, we show that the area-improvement idea that is applied to RS is applicable to MMI, and that we can improve the speed of MMI. We designed area- and speed-improved MMI variants as hardware modules and analyzed their performance.
유비쿼터스 환경에서 계산의 복잡성,메모리,전력소비등의 제약성으로 인하여 공개키 암호시스템을 적용하기는 매우 어렵다. 초타원 곡선 암호시스템은 RSA나 ECC보다 짧은 비트 길이를 가지고 동일한 안전성을 제공한다. 초타원 곡선 암호시스템에서 스칼라 곱셈은 핵심적인 연산이다. T.Lange는 다수의 좌표를 사용하여 초타원 곡선 암호시스템에서 역원 연산이 없는 스칼라 곱셈 알고리즘을 개발 하였다.그러나 다수의 좌표를 사용하는 것은 SCA에 노출되고 더 많은 메모리가 요구 된다. 본 논문에서는 초 타원곡선 암호시스템에서 동시원알고리즘을 가진 안전한 스칼라 곱셈 알고리즘을 개발하였다. 안전성 과 성능을 위하여 동시역원 알고리즘을 적용하였다 개발한 알고리즘은 SPA와 DPA 에 안전하다.
본 논문은 크게 두 부분으로 나누어 기존의 SSL VPN의 보안 강화와 처리속도 향상을 위하여 타원곡선 암호화(GF(2/sup m/)) 기법과 가상 서버(virtual server)의 보안 강화를 위하여 기존의 LSNAT 대신에 WLCAPT(Weighted Least Connection Address Port Translation)를 제안하고 있다. 일반적으로 기업이 VPN 구축을 위해 SSL 프로토콜을 사용할 때, SSL의 인증과 기밀성에 필요한 키 생성을 처리 속도와 보안상에 문제가 있는 RSA 알고리즘을 사용한다. 본 논문에서는 RSA 대신에 GF(2/sup m/)상의 타원곡선을 사용하여 ECSPK(Elliptic Curve Based Shared Private Key) 알고리즘으로 공유 비밀키를 생성하여 처리 속도와 보안을 강화시키고 또한 서버측에 가상 서버를 두고 이 가상 서버에 WLCAPT기법을 적용하여 주소 변환 후, 본사의 실제 서버와 통신이 이루어지는 보안이 향상된 시스템 설계를 목적으로 한다.
기존의 전자 거래 프로토콜이 사용하고 있는 암호화 알고리즘은 메모리와 처리 능력이 제한 된 모바일 환경에 적합하지 않다. 본 논문에서는 모바일 내장형 시스템에 적합하도록 ID기반의 암호화 알고리즘과 타원 곡선 알고리즘을 사용하여 계산량과 수행 시간을 감소시켰다. 제안 프로토콜에서는 첫 거래에만 서비스 제공자의 인증서를 사용하며, 두 번째 거래부터는 타원 곡선알고리즘을 적용하여 생성된 세션키로 인증한 후 거래를 하기 때문에 서비스 제공자의 인증서생성 횟수는 n회에서 1회로 감소되었다. 또한 160비트로 RSA에서의 1024비트와 같은 안전성을 제공하기 때문에 수행 시간이 단축되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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