• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.827-828
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• 2012

WG-7 is a stream cipher based on WG Stream Cipher and is designed by Y. Luo, Q. Chai, G. Gong, and X. Lai in 2010. This cipher is designed to implement in low cost and lightweight application such as RFID tags. In this paper, we survey and compare cryptographic module such as stream and block cipher. We can estimate security performance suitable to system.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.165-184
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• 2023

The ARX-based lightweight block cipher is widely used in resource-constrained IoT devices due to fast and simple operation of software and hardware platforms. However, there are three weaknesses to ARX-based lightweight block ciphers. Firstly, only half of the data can be changed in one round. Secondly, traditional ARX-based lightweight block ciphers are static structures, which provide limited security. Thirdly, it has poor diffusion when the initial plaintext and key are all 0 or all 1. This paper proposes a new dynamic ARX-based lightweight block cipher to overcome these weaknesses, called DABC. DABC can change all data in one round, which overcomes the first weakness. This paper combines the key and the generalized two-dimensional cat map to construct a dynamic permutation layer P1, which improves the uncertainty between different rounds of DABC. The non-linear component of the round function alternately uses NAND gate and AND gate to increase the complexity of the attack, which overcomes the third weakness. Meanwhile, this paper proposes the round-based architecture of DABC and conducted ASIC and FPGA implementation. The hardware results show that DABC has less hardware resource and high throughput. Finally, the safety evaluation results show that DABC has a good avalanche effect and security.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.97-119
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• 2023

The number of industrial Internet of Things (IoT) users is increasing rapidly. Lightweight block ciphers have started to be used to protect the privacy of users. Hardware-oriented security design should fully consider the use of fewer hardware devices when the function is fully realized. Thus, this paper designs a lightweight block cipher IIoTBC for industrial IoT security. IIoTBC system structure is variable and flexibly adapts to nodes with different security requirements. This paper proposes a 4×4 S-box that achieves a good balance between area overhead and cryptographic properties. In addition, this paper proposes a preprocessing method for 4×4 S-box logic gate expressions, which makes it easier to obtain better area, running time, and power data in ASIC implementation. Applying it to 14 classic lightweight block cipher S-boxes, the results show that is feasible. A series of performance tests and security evaluations were performed on the IIoTBC. As shown by experiments and data comparisons, IIoTBC is compact and secure in industrial IoT sensor nodes. Finally, IIoTBC has been implemented on a temperature state acquisition platform to simulate encrypted transmission of temperature in an industrial environment.

• 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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.285-287
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• 2014

한국기술표준원(KATS)과 국제표준화기구(ISO/IEC)에 의해 표준으로 채택된 경량 블록암호 알고리듬 HIGHT용 저면적/저전력 암호/복호 코어를 설계하였다. IoT(Internet of Things) 보안에 적합하도록 개발된 경량 블록암호 알고리듬 HIGHT는 128비트의 마스터 키를 사용하여 64비트의 평문을 64비트의 암호문으로, 또는 그 역으로 변환한다. 저면적과 저전력 구현을 위해 data path를 32 비트로 축소하여 설계하였으며, 암호화 및 복호화를 위한 라운드 변환 블록과 키 스케줄러의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.777-779
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• 2014

LEA(Lightweight Encryption Algorithm)는 2012년 국가보안기술연구소(NSRI)에서 개발한 128비트 고속 경량 블록암호 알고리듬이다. LEA는 128/192/256비트 마스터키를 사용하여 128비트 평문을 128비트 암호문으로, 또는 그 역으로 변환한다. 라운드 변환블록의 암호화 연산과 복호화 연산의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하였으며, 또한 키 스케줄러도 암호화와 복호화의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하여 저전력, 저면적 구현을 실현했다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.751-763
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• 2022

최근 세계적으로 사물인터넷 부문의 지출 성장이 높아짐에 따라 이를 암호화하기 위한 경량 블록 암호의 중요성 또한 높아지고 있다. ICISC 2020에 제안된 경량 블록 암호 PIPO 암호화 알고리즘은 Unbalanced bridge 구조를 이용한 SPN 구조의 암호이다. 화이트박스 공격 모델은 공격자가 암호화 동작의 중간값까지 알 수 있는 상태를 의미한다. 이를 대응하기 위한 기법으로 2002년 Chow 등은 화이트박스 구현 기법을 제안하여 DES와 AES에 적용하였다. 본 논문에서는 경량 블록 암호 PIPO 알고리즘에 화이트박스 구현 기법을 적용한 화이트박스 PIPO를 제안한다. 화이트박스 PIPO는 Chow 등이 제안한 화이트박스 AES 대비 테이블의 크기는 약 5.8배, 연산 시간은 약 17배 감소하였다. 또한, 모바일 보안제품에 화이트박스 PIPO를 활용하였으며 적용 범위에 따른 테스트 케이스 별 실험 결과를 제시한다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권10호
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• pp.103-108
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• 2016

미래의 것으로 여겨지던 pervasive 컴퓨팅이 현재 널리 이용되고 있다. Pervasive 컴퓨팅의 단점으로 여겨지는 데이터의 유출문제는 데이터의 확실한 보호가 이루어진다면 크게 부각되지 않겠지만 해커들의 홈 네트워크를 통한 정보 수집 등과 같은 문제들이 발생하고 있다. Pervasive 디바이스는 일반적으로 소비 전력, 공간 및 비용 측면에서 제약을 가지고 있고 완벽한 암호화 환경의 구현은 현실적으로 불가하다. 따라서 연구의 초점은 가능한 적은 메모리를 필요로 하는 암호화 경량화에 집중하고 있다. 본 논문은 새로운 경량 블록 암호의 설계 및 구현에 초점을 두고 치환-순열(S-P) 네트워크와 파이스텔 구조의 장단점을 연구하여, 두 가지 네트워크의 이용시 가장 적합한 방향을 제시한다. 알고리즘은 S-박스 및 P-박스와 함께 파이스텔 구조를 사용한다. 본 논문에서는 백도어 아이디어가 알고리즘에 사용되는 것을 방지하기 위해 S-박스를 사용하였다. P-박스와 달리 S-박스는 키 디펜던트 원 스테이지 오메가 네트워크를 사용하여 보안 단계를 향상하였다. 본 논문에서 제안하는 하드웨어는 Verilog HDL로 설계되었으며 Virtex6 XC4VLX80 FPGA iNEXT-V6 테스트 보드를 사용하여 검증하였다. Simple core design은 337 MHz의 최대 클록 주파수에서 196 슬라이스를 합성한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권12호
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• pp.3398-3415
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• 2023

Internet-of-Things (IoT) is an emerging technology that interconnects millions of small devices to enable communication between the devices. It is heavily deployed across small scale to large scale industries because of its wide range of applications. These devices are very capable of transferring data over the internet including critical data in few applications. Such data is exposed to various security threats and thereby raises privacy-related concerns. Even devices can be compromised by the attacker. Modern cryptographic algorithms running on traditional machines provide authentication, confidentiality, integrity, and non-repudiation in an easy manner. IoT devices have numerous constraints related to memory, storage, processors, operating systems and power. Researchers have proposed several hardware and software implementations for addressing security attacks in lightweight encryption mechanism. Several works have made on lightweight block ciphers for improving the confidentiality by means of providing security level against cryptanalysis techniques. With the advances in the cipher breaking techniques, it is important to increase the security level to much higher. This paper, focuses on securing the critical data that is being transmitted over the internet by PRESENT using key-based dynamic S-Box. Security analysis of the proposed algorithm against other lightweight block cipher shows a significant improvement against linear and differential attacks, biclique attack and avalanche effect. A novel key-based dynamic S-Box approach for PRESENT strongly withstands cryptanalytic attacks in the IoT Network.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제23권10호
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• pp.111-117
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• 2018

CHAM is a lightweight block cipher, proposed in ICISC 2017. CHAM-n/k has the n-bit block and the k-bit key, and designers recommend CHAM-64/128, CHAM-128/128, and CHAM-128/256. In this paper, we study how to make optimal software implementation of CHAM such that it has high encryption speed on CPUs with high computing power. The best performances of our CHAM implementations are 1.6 cycles/byte for CHAM-64/128, 2.3 cycles/byte for CHAM-128/128, and 3.8 cycles/byte for CHAM-128/256. The comparison with existing software implementation results for well-known block ciphers shows that our results are competitive.