• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.1419-1424
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• 2005

본 논문에서는 통신 채널의 오류로 인하여 통신 단말간에 서로 송수신되는 정보중에 임의의 비트가 삭제되거나 추가되어 암호 알고리즘을 사용하여 통신이 불가능해지는 경우, 이를 극복하기 위한 기법으로 Statistical CFB 방식의 암호 알고리즘을 제안한다. 먼저, 비트 삽입 또는 비트 삭제 발생 시 오류 전파의 영향을 수학적으로 모델링하여 이론적인 Statistical CFB 암호 알고리즘의 성능을 분석한다. 이 경우, Statistical CFB 방식의 성능을 결정하는 요소인 농기 패턴의 길이와 피프백되는 키의 길이를 변화해가며 분석하도록 한다. 또한 이론적인 분석과 함께 실제로 특정 길이의 동기 패턴과 피드백되는 키를 선택한 후, Statistical CFB 방식을 적용한 암호 알고리즘을 사용하여 성능을 분석하였다. 이를 이론적인 분석 결과와 비교하여 제안된 암호 알고리즘의 타당성을 검증한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.547-557
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• 2015

암호 알고리즘과 암호 프로토콜은 사용되는 키들의 기밀성이 유지된다는 가정 하에서 안전성을 보장받을 수 있다. 대부분의 암호시스템에는 전반적으로 사용되는 키들을 안전하게 관리하는 키관리 메커니즘이 필수 요소로 구현되어 있으며, 키관리 메커니즘의 내부에는 하나의 마스터키로부터 더 많은 종류의 키들을 생성하는 키유도함수(KDF)가 존재한다. NIST SP 800-108에서는 PRF-기반 KDF를 표준안으로 제안하고 있다. 본 논문에서는 KDF와 암호화 운영모드에 대한 증명가능 안전성 관점의 차이를 분석하고, PRF-기반 KDF 중 Counter 모드와 Feedback 모드에 대하여 핵심함수인 PRF의 입력값으로 카운터 값이 XOR과 연접 연산 형태로 입력되는 경우를 비교하여 안전성을 규명한다. 증명가능 안전성 관점에서 카운터 값이 XOR 형태로 입력되는 경우의 KDF는 안전하지 않은 반면, 연접 연산 형태로 삽입되는 경우의 KDF는 안전함을 증명한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.786-792
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• 2016

Camellia 암호는 NTT사 및 미쓰비시 전자회사에서 공동으로 2000년도에 개발되었다. Camellia는 128비트 메시지 블록 크기와 128비트, 192비트 및 256비트 키(Key)에 대한 암호화 방식을 규정하고 있다. 본 논문은 키 스케줄용 레지스터 설정과 기존의 라운드 연산 블록을 통합한 수정된 라운드 연산 블록을 제안하였다. 키 생성과 라운드 연산에 필요한 총 16개의 ROM을 단지 4개의 이중포트 ROM만을 사용하여 구현하였다. 또한 메시지 버퍼를 제공하여 키 생성을 위한 KA와 KB 값이 도출되면 대기 시간없이 즉시 암호화나 복호화가 수행될 수 있도록 하였다. 제안한 Camellia 블록 암호 알고리즘을 Verilgo-HDL을 사용하고 설계하고, Virtex4 디바이스상에 구현하였으며, 최대 동작 주파수는 184.898MHz이다. 128비트 키 모드에서 최대 처리율은 1.183Gbps이며, 192비트 및 256비트 키 모드에서 최대 처리율은 876.5Mbps이다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서는 스마트 카드, 인터넷뱅킹, 전자상거래 및 위성 방송 등과 같은 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 정보보호학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.103-107
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• 2007

본 논문에서는 JCCI 2003에 제안된 새로운 인증-암호화 모드 $NAE^{[1]}$에 대한 위조 공격을 제안한다. NAE는 CFB 모드와 CTR 모드를 결합시킨 변형된 형태로, 하나의 기반이 되는 블록암호 키를 가지고 최소한으로 블록암호를 호출하는 인증-암호화 기법이다. 그러나 본 논문에서는 단순 암호문 조작으로 NAE에 대해 유효한 암호문-태그 쌍을 생성할 수 있음을 보인다.

• 정보보호학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.15-25
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• 2002

본 논문에서는 AES Rijndael 블록 암호 알고리즘을 구현하는 고속 암호 프로세서를 설계하였다. 기존 Rijndael 알고리즘의 고속 동작을 제약하는 라운드 키 계산에 따른 성능 저하 문제를 제거하기 위해, 연산 라운드 구조를 수정하여 라운드 키 계산 동작을 1 라운드 이전에 온라인 방식으로 처리하는 방식을 사용하였다. 그리고 128, 192, 256 비트 키를 지원하는 모듈화된 라운드 키 생성회로를 설계하였다. 설계된 암호 프로세서는 라운드 당 1 클록을 사용하는 반복 연산 구조를 갖고 있으며, 다양한 응용 분야에 적용하기 위해 기존 ECB, CBC 모드와 함께 AES의 새로운 동작 모드로 고려되고 있는 CTR 모드를 지원한다. Verilog HDL로 모델링된 암호 프로세서는 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS 공정의 표준 셀 라이브러리로 합성한 결과 약 51,000개의 게이트로 구성되며, 시뮬레이션 결과 7.5ns의 최대 지연을 가지고 있어서 2.5V 전압에서 125Mhz의 동작 주파수를 갖는다. 설계된 프로세서는 키 길이가 128 비트인 ECB 모드인 경우 약 1.45Gbps의 암.복호율의 성능을 갖는다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권7호통권361호
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• pp.71-80
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• 2007

본 논문에서는 와이브로 (WiBro) 무선 인터넷 시스템의 보안 부계층 (Security Sub-layer)을 지원하는 와이브로 보안 프로세서 (WBSec)의 효율적인 하드웨어 설계에 관해 기술한다. 설계된 WBSec 프로세서는 AES (Advanced Encryption Standard) 블록암호 알고리듬을 기반으로 하여 데이터 암호 복호, 인증 무결성, 키 암호 복호 등 무선 네트워크의 보안기능을 처리한다. WBSec 프로세서는 ECB, CTR, CBC, CCM 및 key wrap/unwrap 동작모드를 가지며, 암호 연산만을 처리하는 AES 코어와 암호 복호 연산을 처리하는 AES 코어를 병렬로 사용하여 전체적인 성능이 최적화되도록 설계되었다. 효율적인 하드웨어 구현을 위해 AES 코어 내부의 라운드 변환 블록에 하드웨어 공유기법을 적용하여 설계하였으며, 또한 하드웨어 복잡도에 가장 큰 영향을 미치는 S-box를 체 (field) 변환 방법을 적용하여 구현함으로써 LUT (Look-Up Table)로 구현하는 방식에 비해 약 25%의 게이트를 감소시켰다. Verilog-HDL로 설계된 WBSec 프로세서는 22,350 게이트로 구현되었으며, key wrap 모드에서 최소 16-Mbps의 성능과 CCM 암호 복호 모드에서 최대 213-Mbps의 성능을 가져 와이브로 시스템 보안용 하드웨어 설계에 IP 형태로 사용될 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.778-784
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• 2012

대칭형 블록 암호 시스템은 암호화와 복호화 과정에서 동일한 암호키를 사용한다. HIGHT 암호 알고리즘은 2010년 ISO/IEC에서 국제표준으로 승인된 모바일용 64비트 블록 암호기술이다. 본 논문에서는 HIGHT 블록 암호 알고리즘을 Verilog-HDL을 이용하여 설계하였다. ECB, CBC, OFB 및 CTR과 같은 블록 암호용 4개의 암호 운영모드를 지원하고 있다. 고정된 크기의 연속적인 메시지 블록을 암 복호화할 때, 매 34클럭 사이클마다 64비트 메시지 블록을 처리할 수 있다. Xilinx사의 vertex 칩에서 144MHz의 동작 주파수를 가지며, 최대 처리율은 271Mbps이다. 설계된 암호 프로세서는 PDA, 스마트 카드, 인터넷 뱅킹 및 위성 방송 등과 같은 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제1권2호
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• pp.177-185
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• 2000

본 논문에서는 SEED 알고리즘을 구현하는 암호 보조 프로세서를 CPLD로 구현하였다. 속도 와면적 사이의 상반 관계를 고려하여, 암호 보조 프로세서는 1 라운드 동작을 3개의 부분 라운드로 나누고, 클록마다 하나의 부분 라운드를 수행하는 구조를 갖는다. 동작속도를 향상시키기 위해서 암호 및 복호 동작의 라운드 키를 온라인 사전 계산 기법을 사용하여 계산하였으며, 다양한 분야에 응용 할 수 있도록 4가지 동작 모드를 지원한다. 설계한 암호 프로세서는 알테라사 EPF10K100GC503-3 디바이스에 구현하고, PC ISA 버스 인터페이스를 통한 문서 파일에 대한 암$\cdot$ 복호화 동작을 통해올바른 동작이 이루어짐을 확인하였다. 설계된 회로는 약 29,300개의 게이트로 구성되며 CPLD상에서 약 18Mhz의 동작 주파수를 가지며, ECB 동작 모드에서 약 44 Mbps의 암$\cdot$복호율의 성능을 얻을 수 있었다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제11권6호
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• pp.167-174
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• 2022

PIPO 경량 블록암호는 ICISC'20에서 발표된 암호이다. 본 논문에서는 32-bit RISC-V 프로세서 상에서 PIPO 경량 블록암호 ECB, CBC, CTR 운용 모드의 단일 블록 최적화 구현과 병렬 최적화 구현을 진행한다. 단일 블록 구현에서는 32-bit 레지스터 상에서 효율적인 8-bit 단위의 Rlayer 함수 구현을 제안한다. 병렬 구현에서는 병렬 구현을 위한 레지스터 내부 정렬을 진행하며, 서로 다른 4개의 블록이 하나의 레지스터 상에서 Rlayer 함수 연산을 진행하기 위한 방법에 대해 설명한다. 또한 CBC 운용모드의 병렬 구현에서는 암호화 과정에 병렬 구현 기법 적용이 어렵기 때문에 복호화 과정에서의 병렬 구현 기법 적용을 제안하며, CTR 운용모드의 병렬 구현에서는 확장된 초기화 벡터를 사용하여 레지스터 내부 정렬 생략 기법을 제안한다. 본 논문에서는 병렬 구현 기법이 여러 블록암호 운용모드에 적용 가능함을 보여준다. 결과적으로 ECB 운용모드에서 키 스케줄 과정을 포함하고 있는 기존 연구 구현의 성능 대비 단일 블록 구현에서는 1.7배, 병렬 구현에서는 1.89배의 성능 향상을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권6호
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• pp.80-88
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• 2008

본 논문에서는 스마트카드 적용을 위하여 국내외 블록 암호화 표준 알고리즘인 3-DES(Triple Data Encryption Standard), AES(Advanced Encryption Standard), SEED, HASH(SHA-1)를 통합한 저전력 암호화 엔진을 하드웨어로 구현하였다. 휴대용 기기에 필수적인 작은 면적과 저전력을 위하여 하나의 라운드에 대한 각각의 암호화 블록을 구현한 후 반복동작을 하도록 설계하였고 두 단계의 클록 게이팅 기술을 적용하였다. 설계한 통합 암호화 엔진은 ALTERA Excalibur EPXA10F1020C2를 사용하여 검증하였고 합성결과 7,729 LEs와 512 바이트 ROM을 사용하여 최대 24.83 MHz 속도로 동작이 가능하였다. 삼성 0.18 um STD130 CMOS 스탠다드 셀 라이브러리로 합성한 결과 44,452 게이트를 사용하며 최대 50 MHz의 속도로 동작이 가능하였다. 또한 전력소모를 측정한 결과 25 MHz의 속도로 동작할 경우 3-DES, AES, SEED, SHA-1 모드일 때 각각 2.96 mW, 3.03 mW, 2.63 mW, 7.06 mW의 전력소모를 할 것으로 예측되었다. 이러한 저전력 통합 암호화 엔진은 스마트카드 적용에 가장 적합한 구조를 갖고 있으며 그 외에도 다양한 암호화 시스템에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.