• Journal of information and communication convergence engineering
• /
• 제14권3호
• /
• pp.177-183
• /
• 2016

A lot of Internet of Things devices has resource-restricted environment, so it is difficult to implement the existing block ciphers such as AES, PRESENT. By this reason, there are lightweight block ciphers, such as SIMON, SPECK, and Simeck, support various block/key sizes. These lightweight block ciphers can support the security on the IoT devices. In this paper, we propose efficient implementation methods and performance results for the Simeck family block cipher proposed in CHES 2015 on an 8-bit ATmega128-based STK600 board. The proposed methods can be adapted in the 8-bit microprocessor environment such as Arduino series which are one of famous devices for IoT application. The optimized on-the-fly (OTF) speed is on average 14.42 times faster and the optimized OTF memory is 1.53 times smaller than those obtained in the previous research. The speed-optimized encryption and the memory-optimized encryption are on average 12.98 times faster and 1.3 times smaller than those obtained in the previous studies, respectively.

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

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

• 융합보안논문지
• /
• 제5권3호
• /
• pp.23-32
• /
• 2005

본 논문에서는 유비쿼터스 컴퓨팅 보안을 위한 128비트 Reversible Cellular Automata(RCA)기반 경량 블록 암호를 설계하고 구현한다. 유비쿼터스 컴퓨팅이 요구하는 하드웨어 제약조건을 충족하기 위하여 높은 임의성을 제공하는 Cellular Automata를 기반으로 블록구조를 설계하였다. 구현된 블록 암호기법은 암호화 과정동안 704 클럭 사이클로 동작하고 2,874 게이트수를 보였다. 구현 결과 기존의 AES나 NTRU보다 처리속도가 31% 향상되었고, gate수는 20%만큼 절감되었다. 차분 분석(Differential Cryptanalysis)과 Strict Avalanche Criterion(SAC)을 수행함으로써 구현된 블록 암호 알고리즘의 안정성을 검증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제16권3호
• /
• pp.972-985
• /
• 2022

In the year 2020, a new lightweight block cipher µ² is proposed. It has both good software and hardware performance, and it is especially suitable for constrained resource environment. However, the security evaluation on µ² against impossible differential cryptanalysis seems missing from the specification. To fill this gap, an impossible differential cryptanalysis on µ² is proposed. In this paper, firstly, some cryptographic properties on µ² are proposed. Then several longest 7-round impossible differential distinguishers are constructed. Finally, an impossible differential cryptanalysis on µ² reduced to 10 rounds is proposed based on the constructed distinguishers. The time complexity for the attack is about 2^69.63 10-round µ² encryptions, the data complexity is O(2⁴⁸), and the memory complexity is 2^63.57 Bytes. The reported result indicates that µ² reduced to 10 rounds can't resist against impossible differential cryptanalysis.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
• /
• pp.229-231
• /
• 2021

본 논문에서는 적정한 보안 강도를 가지면서 경량 하드웨어 구현이 가능한 SIMECK 블록암호 알고리듬의 하드웨어 설계를 기술한다. 빠른 암호화와 복호화를 진행할 수 있도록 동작 라운드 수를 줄이는 two-stage 방식을 이용하여 구현하였다. 설계된 SIMECK 암호 코어를 Arty S7-50 FPGA 디바이스에 구현하고, Python을 이용한 GUI와 결합하여 암호화·복호화의 하드웨어 동작을 검증하였다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제29권4호
• /
• pp.709-718
• /
• 2019

CHAM은 자원이 제한된 환경에 적합하도록 설계된 경량 블록 암호 알고리즘으로서 안전성과 연산 성능면에서 우수한 특성을 보인다. 그러나 이 알고리즘도 부채널 공격에 대한 취약성을 그대로 내재하고 있기 때문에 마스킹 기법과 같은 대응 기법이 적용되어야 한다. 본 논문에서는 32비트 마이크로프로세서 Cortex-M3 플랫폼에서 부채널 공격에 대응하는 마스킹 기법이 적용된 CHAM 알고리즘을 구현하고 성능을 비교 분석한다. 또한, CHAM 알고리즘이 라운드 수가 많아 연산 효율이 감소되는 점을 고려하여 축소 마스킹 기법을 적용하여 성능을 평가하였다. 축소 라운드 마스킹이 적용된 CHAM-128/128은 구현 결과 마스킹이 없는 경우에 비해 약 4배 정도의 추가 연산이 필요함을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.383-389
• /
• 2023

양자 컴퓨터의 발전 및 Shor 알고리즘, Grover 알고리즘과 같은 양자 알고리즘의 등장으로 인해 기존 암호의 안전성은 큰 위협을 받고 있다. 양자 알고리즘은 기존 컴퓨터에서 오랜 시간이 걸리는 수학적 작업을 효율적으로 할 수 있게 해준다. 이 특성은 수학적 문제에 의존하는 현대 암호 시스템이 깨지는 시간을 단축시킬 수 있다. 이러한 알고리즘을 기반으로 하는 양자 공격에 대비하기 위해서는 기존 암호를 양자회로로 구현해야 한다. 이미 많은 암호들은 양자회로로 구현되어 공격에 필요한 양자 자원을 분석하고 암호에 대한 양자 강도를 확인하였다. 본 논문에서는 LED 경량 블록암호에 대한 양자회로를 제시하고 양자회로의 각 함수에 대한 설명을 진행한다. 이후LED 양자회로에 대한 자원을 추정하고 다른 경량 블록암호와 비교하여 평가해보도록 한다.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.445-451
• /
• 2014

블록 암호에 대한 안전성 평가시 연관키 공격은 중요한 분석툴로 간주된다. 이는 블록 암호에 대한 연관키 공격이 키를 컨트롤 할 수 있는 블록 암호기반 해쉬모드와 같은 응용환경에 강력하게 적용될 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 FSE 2013에 제안된 경량 블록 암호 PRINCE에 대한 연관키 공격을 향상시킨다. 본 논문에서 제안하는 PRINCE에 대한 새로운 연관키 공격은 기존 가장 강력한 연관키 공격[4]의 데이터 복잡도를 $2^{33}$ 에서 2로 낮춘다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
• /
• pp.401-403
• /
• 2015

128비트 블록암호 알고리듬 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)의 효율적인 하드웨어 설계에 대해 기술한다. 저전력, 저면적 구현을 위해 라운드블록과 키 스케줄러의 암호화와 복호화 연산의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계하였다. 키 스케줄러 레지스터의 구조를 개선하여 키 스케줄링에 소요되는 클록 사이클 수를 감소시켰으며, 이를 통해 암호화/복호화 성능을 향상시켰다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 합성결과, 2,364 슬라이스로 구현되었으며, 113 MHz로 동작하여 128/192/256비트 마스터키 길이에 대해 각각 181/162/109 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.