• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권4호
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• pp.101-106
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• 2021

양자 알고리즘과 양자 컴퓨터는 우리가 현재 사용하고 있는 많은 암호들의 안전성을 깨뜨릴 수 있다. 그루버 알고리즘을 n-bit 보안레벨을 가지는 대칭키 암호에 적용한다면 보안레벨을 (n/2)-bit 까지 낮출 수 있다. 그루버 알고리즘을 적용하기 위해서는 오라클 함수에 대칭키 암호가 양자 회로로 구현되어야 하기 때문에 대상 암호를 양자 회로로 최적화하는 것이 가장 중요하다. 이에 AES 또는 경량 블록암호를 양자 회로로 구현하는 연구들이 최근 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 국산 경량 블록암호 LEA를 양자 회로로 최적화하여 구현 하였다. 기존의 LEA 양자회로 구현과 비교하여 양자 게이트는 더 많이 사용하였지만, 큐빗을 획기적으로 줄일 수 있었으며 이러한 트레이드오프 문제에 대한 성능 평가를 수행하였다. 마지막으로 제안하는 LEA 양자 회로에 그루버 알고리즘을 적용하기 위한 양자 자원들을 평가하였다.

• ETRI Journal
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• 제43권6호
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• pp.1113-1129
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• 2021

Lightweight ciphers are increasingly employed in cryptography because of the high demand for secure data transmission in wireless sensor network, embedded devices, and Internet of Things. The PRESENT algorithm as an ultralightweight block cipher provides better solution for secure hardware cryptography with low power consumption and minimum resource. This study generates the key using key rotation and substitution method, which contains key rotation, key switching, and binary-coded decimal-based key generation used in image encryption. The key rotation and substitution-based PRESENT architecture is proposed to increase security level for data stream and randomness in cipher through providing high resistance to attacks. Lookup table is used to design the key scheduling module, thus reducing the area of architecture. Field-programmable gate array (FPGA) performances are evaluated for the proposed and conventional methods. In Virtex 6 device, the proposed key rotation and substitution PRESENT architecture occupied 72 lookup tables, 65 flip flops, and 35 slices which are comparably less to the existing architecture.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.391-404
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• 2022

Aron Gohr는 경량 블록암호 Speck에 대해 딥러닝 기술에 기반한 암호분석 기법을 제안하였다. 이는 기존의 차분분석 방식보다 높은 정확도로 선택적 평문 공격을 가능하게 한 방법이다. 본 논문에서는 이러한 딥러닝 기반 암호분석의 동작 원리에 대해 확률분포를 이용하여 분석하고 이를 경량 블록암호 Simon에 적용한 결과를 제시한다. 또한, 암호분석 알고리즘 내부에서 신경망의 예측값 확률분포가 Speck과 Simon의 각 라운드 함수 특성에 따라 차이가 있음을 규명한다. 이를 통해 Aron Gohr가 제시한 암호분석의 핵심기술인 신경망 구분자의 성능 개선 방향을 제시한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.871-878
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• 2012

64-비트 블록 암호 LBlock은 무선 센서 네트워크 환경과 같이 제한된 환경에 적합하도록 설계된 경량 블록 암호이다. 본 논문에서는 LBlock에 대한 차분 오류 공격을 제안한다. 랜덤 니블 오류 주입 가정에 기반을 둔 이 공격은 평균 5개의 랜덤 니블 오류와 $2^{25}$의 전수조사를 이용하여, LBlock의 비밀키를 복구한다. 이는 일반적인 수 초 내에 가능함을 의미한다. 본 논문의 공격 결과는 기제안된 LBlock에 대한 차분 오류 공격 결과보다 더 효율적이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.585-592
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• 2014

본 논문에서는 2013년 12월 18일에 국내표준(TTA-KO-12.0223)으로 제정된 블록암호 알고리즘 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)[1]에 대한 UICC-16bit 상에서의 최적 구현에 대해 연구한다. LEA의 전체적인 구조를 설명하며, 키 스케줄 과정에서 고정된 상수를 통해 미리계산이 가능하여 효율성을 높일 수 있다는 점을 제시하며 이러한 개선된 키 스케줄링을 통하여 얻게되는 상수 table을 이용하여 UICC-16비트 상에 구현하였다. 또한 UICC-16bit 상에서 국내 표준 블록암호 ARIA와의 성능 비교를 통해 LEA블록암호의 우수성을 평가하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권11호
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• pp.5717-5730
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• 2019

LBlock-s is the core block cipher of authentication encryption algorithm LAC, which uses the same structure of LBlock and an improved key schedule algorithm with better diffusion property. Using the differential properties of the key schedule algorithm and the cryptanalytic technique which combines impossible boomerang attacks with related-key attacks, a 15-round related-key impossible boomerang distinguisher is constructed for the first time. Based on the distinguisher, an attack on 22-round LBlock-s is proposed by adding 4 rounds on the top and 3 rounds at the bottom. The time complexity is about only 2^68.76 22-round encryptions and the data complexity is about 2⁵⁸ chosen plaintexts. Compared with published cryptanalysis results on LBlock-s, there has been a sharp decrease in time complexity and an ideal data complexity.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.409-411
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• 2015

본 논문은 128/192/256-비트의 마스터키 길이를 지원하는 경량 블록 암호 알고리즘 CLEFIA-128/192/256의 FPGA 설계에 대하여 기술한다. 라운드키 생성을 위한 중간키 생성과 라운드 변환이 단일 데이터 프로세싱 블록으로 처리되도록 설계하였으며, 변형된 GFN(Generalized Feistel Network) 구조와 키 스케줄링 방법을 적용하여 데이터 프로세싱 블록과 키 스케줄링 블록의 회로를 단순화시켰다. Verilog HDL로 설계된 CLEFIA 크립토 프로세서를 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. Vertex5 XC5VSX50T FPGA에서 1,563개의 LUT FilpFlop pairs로 구현되었으며, 최대 112 Mhz 81.5/69/60 Mbps의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.468-474
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• 2020

IoT, 무선 센서 네트워크와 같이 제한된 자원을 갖는 응용분야의 보안에 적합하도록 개발된 경량 블록 암호 알고리듬 SPECK의 하드웨어 구현에 관해 기술한다. 블록 암호 SPECK 크립토 코어는 8가지의 블록/키 크기를 지원하며, 회로 경량화를 위해 내부 데이터 패스는 16-비트로 설계되었다. 키 초기화 과정을 통해 복호화에 사용될 최종 라운드 키가 미리 생성되어 초기 키와 함께 저장되며, 이를 통해 연속 블록에 대한 암호화/복호화 처리가 가능하도록 하였다. 또한 처리율을 높이기 위해 라운드 연산과 키 스케줄링이 독립적으로 연산되도록 설계하였다. 설계된 SPECK 크립토 코어를 FPGA 검증을 통해 하드웨어 동작을 확인하였으며, Virtex-5 FPGA 디바이스에서 1,503 슬라이스로 구현되었고, 최대 동작 주파수는 98 MHz로 추정되었다. 180 nm 공정으로 합성하는 경우, 최대 동작 주파수는 163 MHz로 추정되었으며, 블록/키 크기에 따라 154 Mbps ~ 238 Mbps의 처리량을 갖는다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.607-615
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• 2022

SITM (See-In-The-Middle) 공격은 부채널 정보를 활용한 차분 분석 기법 중 하나로, CHES 2020에서 제안되었다. 이 기법은 부분적으로 부채널 마스킹이 적용된 블록암호에서 부채널 마스킹이 적용되지 않은 중간 라운드의 전력 파형을 이용해 차분 분석을 진행한다. 블록암호 GIFT는 CHES 2017에 제안된 경량암호로, 블록암호 PRESENT에서 발견된 취약점을 보완하고 더욱 효율적인 구현이 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 부분 마스킹이 적용된 GIFT-128에 대한 SITM 공격을 제안한다. 이 공격은 4-라운드와 6-라운드 부분 마스킹이 적용된 GIFT-128을 공격대상으로 하며, 공격에 필요한 시간/데이터 복잡도는 각각 2^14.01 /2^14.01, 2¹⁶ /2¹⁶ 이다. 본 논문에서는 SITM 공격에서 사용 가능한 마스터키 복구 논리를 비교하여, 상황에 따라 더욱 효율적인 논리를 선택하는 기준을 성립한다. 마지막으로, NIST 표준 경량암호 공모사업 최종 후보 중 하나인 GIFT-COFB에 해당 공격을 적용하는 방안을 제시한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.391-399
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• 2023

본 논문에서는 경량 블록 암호인 PIPO-64/128, 256에 대해 T-table을 사용한 구현을 최초로 제시한다. 제안 방법은 최초 16개의 T-table을 요구하지만, 필요한 두 종류의 T-table이 순환 구조임을 보이고 T-table 개수를 줄여 구현하는 변형 방법을 추가로 제시한다. 제안 방법들의 T-table 수(코드 크기)-속도간 상충관계 분석을 위해 각각 변형 구현물을 Intel Core i7-9700K 프로세서 환경에서 평가한다. 평가를 통해 획득한 속도 최적화 구현은 TLU(Table-Look-Up) 레퍼런스 구현에 비해 PIPO-64/128, 256에서 각각 11.33, 9.31배, 비트 슬라이스(Bit Slice) 레퍼런스 구현에 비해 각각 3.31, 2.76배 향상된 속도를 갖는다.