• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권3호
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• pp.692-701
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• 2019

Recently, instrumentation and control (I&C) systems in nuclear power plants have undergone digitalization. Owing to the unique characteristics of digital I&C systems, the reliability analysis of digital systems has become an important element of probabilistic safety assessment (PSA). In a reliability analysis of digital systems, fault-tolerant techniques and their effectiveness must be considered. A fault injection experiment was performed on a safety-critical digital I&C system developed for nuclear power plants to evaluate the effectiveness of fault-tolerant techniques implemented in the target system. A software-implemented fault injection in which faults were injected into the memory area was used based on the assumption that all faults in the target system will be reflected in the faults in the memory. To reduce the number of required fault injection experiments, the memory assigned to the target software was analyzed. In addition, to observe the effect of the fault detection coverage of fault-tolerant techniques, a PSA model was developed. The analysis of the experimental result also can be used to identify weak points of fault-tolerant techniques for capability improvement of fault-tolerant techniques

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.5123-5129
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• 2013

본 논문에서는 국방용 임베디드 시스템의 신뢰도를 테스트 할 수 있는 JTAG fault injection 기법과 fault, error, failure에 대한 분류 기법들을 새롭게 제안하였다. JTAG fault injection 기법은 JTAG을 사용하여 실제 hardware에서 발생할 수 있는 fault를 software에서 인위적으로 유사하게 발생시킬 수 있다. 이 기법을 적용하여 시스템 취약도에 대한 정량적 분석이 가능하였다. 본 논문의 JTAG fault injection 실험은 통계적인 방법을 적용하였으며, 실제 H/W 결함과 유사한 결함을 메모리의 임의의 위치에 주입하였다. 결함주입 실험 결과는 기존의 fault, error, failure 분류 기법을 보완한 재분류 기법을 적용하여 분석하였다. 그 결과, 약 19%의 failure 탐지율 향상을 보였다. 이 실험결과는 시스템에서 발생할 수 있는 fault, error, failure의 체계적 분류, 프로세스 검증, 신뢰성 개선을 위한 데이터로 활용이 가능하다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권6호
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• pp.2031-2036
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• 2022

Energetic particle strikes the device and induces data corruption in the configuration memory (CRAM), causing errors and even malfunctions in a system on chip (SoC). Software-based fault injection is a convenient way to assess device performance. In this paper, dynamic partial reconfiguration (DPR) is adopted to make fault injection on a Xilinx 16 nm FinFET Ultrascale+ MPSoC. And the reconfiguration module implements the Sobel and Gaussian image filtering, respectively. Fault injections are executed on the static and reconfiguration modules' bitstreams, respectively. Another contribution is that the failure modes and effects analysis (FMEA) method is applied to evaluate the system reliability, according to the obtained injection results. This paper proposes a software-based solution to estimate programmable device vulnerability.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제11권4호
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• pp.305-311
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• 2005

휴대전화와 PDA 등에서 수행되는 플래시 메모리 소프트웨어는 돌발적인 전원 중단이나 기록매체 폴트에 대처하기 위하여 충분히 테스트되어야 한다 이러한 테스트를 위하여, 폴트 삽입 기능을 가지는 플래시 메모리 에뮬레이터를 설계하고 구현하였다. 폴트 삽입을 통한 테스트 기법은 FTL(Flash Translation Layer)과 플래시 메모리 기반 파일 시스템의 폴트 회복 기법을 설계하고 폴트로 인한 피해를 분석하는데 유용한 도구로 사용되었다. 본 논문에서는 플래시 메모리에서 관찰되는 폴트의 유형과 플래시 메모리 에뮬레이터에서 구현된 폴트 삽입 기능에 대해 설명한다. 그리고 폴트 삽입 테스트 과정에서 밝혀진 디자인 결함에 대하여 설명한다. 특히 신뢰성을 향상하기 위하여 도입된 기능이 신뢰성을 향상하기 보다 피해를 유발하는 것으로 밝혀졌다. 마지막으로 FTL과 파일 시스템의 "폴트 후 동작"에 대해 설명한다

• ETRI Journal
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• 제33권3호
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• pp.434-442
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• 2011

This paper presents a practical differential fault analysis method for the faulty Advanced Encryption Standard (AES) with a reduced round by means of a semi-invasive fault injection. To verify our proposal, we implement the AES software on the ATmega128 microcontroller as recommended in the standard document FIPS 197. We reduce the number of rounds using a laser beam injection in the experiment. To deduce the initial round key, we perform an exhaustive search for possible key bytes associated with faulty ciphertexts. Based on the simulation result, our proposal extracts the AES 128-bit secret key in less than 10 hours with 10 pairs of plaintext and faulty ciphertext.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.965-973
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• 2022

IoT(Internet of Things) 기기가 보편화됨에 따라 사용자의 개인정보를 보호하기 위한 알고리즘들이 많이 개발되었다. 이를 위협하는 레이저 오류 주입 공격은 기기의 외부에 레이저 빔을 의도적으로 주입하여시스템의 비밀 정보 또는 비정상 권한을 획득하는 부채널 분석이다. 필요한 오류 주입의 수를 감소시키기 위해 오류 주입의 타이밍을 결정하는 연구들은 많이 진행되었지만, 오류를 주입할 위치는 기기 전체에 대해 반복적으로 탐색하는 것에 그친다. 그러나 만약 공격자가 알고리즘과 무관한 영역에 레이저 오류 주입을 수행한다면 공격자는 의도한 오류문을 획득하거나 인증 우회를 시도할 수 없으므로, 오류 주입에 취약하여 공격을 수행할 영역을 탐색하는 것은 높은 공격 성공률을 달성하는 중요한 고려 사항이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 기기의 칩에서 발생한 전자파와 열 정보를 활용하여 오류 주입 취약 영역을 판별하면 100%의 공격 성공률을 달성할 수 있음을 보이고, 이를 토대로 효율적인 오류 주입 공격 시스템을 제안한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제19권3호
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• pp.175-179
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• 2021

Enhancing the reliability of the system is important for recent system-on-chip (SoC) designs. This importance has led to studies on fault diagnosis and tolerance. Fault-injection (FI) techniques are widely used to measure the fault-tolerance capabilities of resilient systems. FI techniques suffer from limitations in relation to environmental conditions and system features. Moreover, a hardware-based FI can cause permanent damage to the target system, because the actual circuit cannot be restored. Accordingly, we propose a simulation-based FI framework based on the Verilog Procedural Interface for measuring the failure rates of SoCs caused by soft errors. We execute five benchmark programs using an ARM Cortex M0 processor and inject soft errors using the proposed framework. The experiment has a 95% confidence level with a ±2.53% error, and confirms the reliability and feasibility of using proposed framework for fault analysis in SoCs.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.1-9
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• 2022

본 논문에서는 리눅스 커널 모듈을 대상으로 다목적으로 사용할 수 있는 폴트 주입 시스템을 제안한다. 제안된 폴트 주입 시스템은 사용자가 지정한 커널 모듈을 대상으로 다양한 유형의 폴트를 사용자가 지정한 방식으로 발생시킬 수 있다. 또한 일단 커널 모듈에 폴트가 주입된 후에는 시스템의 동작 과정에서 주입된 폴트가 잘 드러날 수 있도록 하는 워크로드를 생성하는 기능도 함께 제공한다. 일련의 시험을 통해 제안된 폴트 주입 시스템이 효과적으로 동작함을 확인했다. 제안된 폴트 주입기는 커널 모듈 개발 및 테스트, 커널 동작에 대한 분석 연구, 디바이스 드라이버 등에 대한 폴트 격리 및 복구 시스템 연구 등에서 유용한 도구로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.48-52
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• 2015

본 논문에서는 2011년에 제안된 암호와 복호가 동일한 블록 암호 SSB에 대한 차분 오류 공격을 제안한다. 이 알고리즘은 국제표준 블록암호를 기반으로 설계된 블록 암호로써 하드웨어 구현에서 장점을 갖게 설계되었다. 차분 오류 공격은 부채널 공격 기법 중 하나로 오류 주입 공격과 차분 공격을 결합한 것이다. SSB는 하드웨어 환경에 적합한 알고리즘이므로 차분 오류 공격에 대해 안전성을 가져야 한다. 그러나 본 논문에서 제안하는 차분 오류 공격을 이용하면, 1 개의 랜덤 바이트 오류를 주입과 $2^8$의 전수조사를 통해 SSB의 128 비트 비밀키를 복구할 수 있다. 이 결과는 암호와 복호가 동일한 블록 암호 SSB의 안전성을 분석한 첫 번째 결과이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.3-10
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• 2012

본 논문에서는 GSM에서 사용되는 스트림 암호 A5/3에 대한 오류 주입 공격을 제안한다. 이 공격의 오류 주입 가정은 FDTC'05와 CISC-W'10에서 제안된 오류 주입 공격에 기반을 둔다. 본 논문에서 제안하는 오류 주입 공격은 64/128-비트 세션키를 사용하는 A5/3에 모두 적용 가능하며, 적은 수의 오류 주입을 이용하여 세션키를 복구할 수 있다. 이 공격 결과는 A5/3에 대한 첫 번째 키 복구 공격 결과이다.