• 한국통신학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.1036-1044
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• 1997

We modify the montgomery modeular multikplication to extract the common parts in common-multiplicand multi-plications. Since the modified method computes the common parts in two modular multiplications once rather than twice, it can speed up the exponentiations and reduce the amount of storage tables in m-ary or windowexponentiation. It can be also applied to an exponentiation mehod by folding the exponent in half. This method is well-suited to the memory limited environments such as IC card due to its speed and requirement of small memory.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.1267-1275
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• 2017

NIST 표준에 정의된 이진체(binary field) 상의 233-비트 타원곡선을 지원하는 타원곡선 암호(elliptic curve cryptography; ECC) 프로세서를 설계하였다. 타원곡선 암호 시스템의 핵심 연산인 스칼라 점 곱셈을 수정형 Montgomery ladder 알고리듬을 이용하여 구현함으로써 단순 전력분석에 강인하도록 하였다. 점 덧셈과 점 두배 연산은 아핀(affine) 좌표계를 기반으로 유한체 $GF(2^{233})$ 상의 곱셈, 제곱, 나눗셈으로 구현하였으며, shift-and-add 방식의 곱셈기와 확장 유클리드 알고리듬을 이용한 나눗셈기를 적용함으로써 저면적으로 구현하였다. 설계된 ECC 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 49,271 GE로 구현되었고, 최대 345 MHz의 동작 주파수를 갖는다. 스칼라 점 곱셈에 490,699 클록 사이클이 소요되며, 최대 동작 주파수에서 1.4 msec의 시간이 소요된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1471-1479
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• 2017

2,048 비트의 키 길이를 지원하는 RSA 공개키 암호 프로세서를 설계하였다. RSA 암호의 핵심 연산인 모듈러 곱셈기를 워드 기반의 몽고메리 곱셈 알고리듬을 이용하여 설계하였으며, 모듈러 지수승 연산은 Left-to-Right(LR) 이진 멱승 알고리듬을 이용하여 구현하였다. 모듈러 곱셈에 8,448 클록 사이클이 소요되며, RSA 암호화와 복호화에 각각 185,724 클록 사이클과 25,561,076 클록 사이클이 소요된다. 설계된 RSA 암호 프로세서를 Virtex 5 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 검증하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 표준셀을 사용하여 100 MHz의 동작 주파수로 합성한 결과, RSA 암호 프로세서는 12,540 GE로 구현되었고, 12 kbit의 메모리가 사용되었다. 동작 가능한 최대 주파수는 165 MHz로 평가되었으며, RSA 암호화, 복호화 연산에 각각 1.12 ms, 154.91 ms가 소요되는 것으로 예측되었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.69-75
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• 2023

유한체 산술 연산은 현대 암호학(cryptography)과 오류 정정 부호(error correction codes) 등 다양한 응용에서 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 유한체상에서 몽고메리 곱셈 알고리즘을 사용한 효율적인 유한체 곱셈 알고리즘을 제안한다. 기존의 곱셈기들에서는 AND와 XOR 게이트를 사용하여 구현되었는데, 시간 및 공간 복잡도를 줄이기 위해서 NAND와 NOR 게이트를 사용하는 알고리즘을 제안하였다. 게다가 제안한 알고리즘을 기초로 적은 공간과 낮은 지연시간을 갖는 효율적인 세미-시스톨릭(semi-systolic) 유한체 곱셈기를 제안한다. 제안한 곱셈기는 기존의 곱셈기에 비해 낮은 공간-시간 복잡도(area-time complexity)를 가진다. 기존의 구조들과 비교하면, 제안한 유한체 곱셈기는 공간-시간 복잡도면에서 Chiou 등, Huang 등 및 Kim-Jeon의 곱셈기에 비해 약 71%, 66%, 33%가 감소되었다. 따라서 제안한 곱셈기는 VLSI 구현에 적합하며, 다양한 응용의 기본 구성 요소로 쉽게 적용될 수 있다.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1-9
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• 2020

Many cryptographic and error control coding algorithms rely on finite field GF(2m) arithmetic. Hardware implementation of these algorithms needs an efficient realization of finite field arithmetic operations. Finite field multiplication is complicated among the basic operations, and it is employed in field exponentiation and division operations. Various algorithms and architectures are proposed in the literature for hardware implementation of finite field multiplication to achieve a reduction in area and delay. In this paper, a low area and delay efficient semi-systolic multiplier over finite fields GF(2m) using the modified Montgomery modular multiplication (MMM) is presented. The least significant bit (LSB)-first multiplication and two-level parallel computing scheme are considered to improve the cell delay, latency, and area-time (AT) complexity. The proposed method has the features of regularity, modularity, and unidirectional data flow and offers a considerable improvement in AT complexity compared with related multipliers. The proposed multiplier can be used as a kernel circuit for exponentiation/division and multiplication.

• 정보보호학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.11-20
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• 2007

몽고메리 곱셈 방법을 이용한 고속 연산은 RSA 암호 시스템의 설계에 중요한 부분을 차지한다. 몽고메리 곱셈은 두번의 덧셈 연산으로 구성되며 CSA를 이용한 방법과 RBA를 이용한 방법이 있다. CSA의 경우 4-2 CSA 또는 5-2 CSA를 이용하여 구현하며, RBA의 경우 기존 이진 방법과 달리 잉여 이진체계를 이용한다는 특징을 가진다. [1] 에서는 기존의 RBA와 다른 새로운 이진 체계와 하드웨어 구조를 제안하고 몽고메리 곱셈에 적용하였다. 본 논문에서는 [1] 에서 제안한 RBA의 로직 구조를 재구성하여 시간 복잡도 뿐만 아니라 결합기가 필요하지 않도록 구성하여 공간 복잡도를 크게 줄였다. 또한 입 출력 값을 변형시켜 지수승 연산에 적합하도록 설계하였다. 그 결과 제안하는 RBA는 삼성 STD130 $0.18{\mu}m$ 1.8V 표준 셀 라이브러리에서 지원하는 게이트들을 사용하여 설계하는 환경에서, 기존의 4-2 CSA 보다 공간과 시간 복잡도를 각각 18.5%와 25.24%를, 기존의 RBA 보다 6.3%와 14%를 감소시킨다. 또한 [1] 의 RBA와 비교시 44.3%, 2.8%의 감소된 복잡도를 갖는다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.625-633
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• 2021

몽고메리 모듈러 곱셈의 유연한 하드웨어 구현을 위한 확장 가능형 아키텍처를 기술한다. 처리요소 (processing element; PE)의 1차원 배열을 기반으로 하는 확장 가능형 모듈러 곱셈기 구조는 워드 병렬 연산을 수행하며, 사용되는 PE 개수 N_PE에 따라 연산 성능과 하드웨어 복잡도를 조정하여 구현할 수 있다. 제안된 아키텍처를 기반으로 SEC2에 정의된 8가지 필드 크기를 지원하는 확장 가능형 몽고메리 모듈러 곱셈기(scalable Montgomery modular multiplier; sMM) 코어를 설계했다. 180-nm CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, sMM 코어는 N_PE=1 및 N_PE=8인 경우에 각각 38,317 등가게이트 (GEs) 및 139,390 GEs로 구현되었으며, 100 MHz 클록으로 동작할 때, N_PE=1인 경우에 57만회/초 및 N_PE=8인 경우에 350만회/초의 256-비트 모듈러 곱셈을 연산할 수 있는 것으로 평가되었다. sMM 코어는 응용분야에서 요구되는 연산성능과 하드웨어 리소스를 고려하여 사용할 PE 수를 결정함으로써 최적화된 구현이 가능하다는 장점을 가지며, ECC의 확장 가능한 하드웨어 설계에 IP (intellectual property)로 사용될 수 있다.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제6권5호
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• pp.1219-1224
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• 1999

This paper derived Montgomery's parallel algorithms for modular multiplication based on Walter's and Iwamura's method, and compared data dependence graph of each parallel algorithm. Comparing the result, Walter's parallel algorithm has small computational index in data dependence graph, so it is selected and used to computed spatial and temporal pipelining diagrams with each projection direction for designing expansible bit-level systolic array. We also evaluated internal operation of proposed expansible systolic array C++ language.

• ETRI Journal
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• 제26권3호
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• pp.241-251
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• 2004

We propose two improved scalar multiplication methods on elliptic curves over $F_{{q}^{n}}$ $q= 2^{m}$ using Frobenius expansion. The scalar multiplication of elliptic curves defined over subfield $F_q$ can be sped up by Frobenius expansion. Previous methods are restricted to the case of a small m. However, when m is small, it is hard to find curves having good cryptographic properties. Our methods are suitable for curves defined over medium-sized fields, that is, $10{\leq}m{\leq}20$. These methods are variants of the conventional multiple-base binary (MBB) method combined with the window method. One of our methods is for a polynomial basis representation with software implementation, and the other is for a normal basis representation with hardware implementation. Our software experiment shows that it is about 10% faster than the MBB method, which also uses Frobenius expansion, and about 20% faster than the Montgomery method, which is the fastest general method in polynomial basis implementation.

• 정보보호학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.169-177
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• 2003

본 논문에서는 DPA와 Goubin의 공격을 동시에 방어하도록 하는 타원곡선 스칼라 곱셈 알고리듬의 일반적인 조건을 제시하며, 제시된 조건을 만족하면 두 공격 모두를 방지할 수 있음을 보인다. 이러한 조건을 만족하는 것으로는 Ha-Moon의 재부호화 방법을 이용한 랜덤 스칼라 곱셈 알고리듬이 있음을 보이고, 또한 Ha-Moon의 재부호 방법을 변형하여 두 공격을 방지하는 새로운 재부호화 알고리듬을 제안한다. 효율성 면에서 제안하는 스칼라 곱셈 방식은 Izu-Takagi의 스칼라 곱셈방법(y-좌표를 계산하지 않고 Montgomery-ladder를 사용)과 비교될 만큼 효율적이다. 제안하는 스칼라 곱셈은 랜덤화된 사영좌표와 기저점 은닉(bsae point blinding) 또는 isogeny 함수를 결합한 방법보다 빠르다. 또한 Izu-Takagi의 경우 은닉 또는 isogeny 함수 방법을 이용하면 상당량의 시스템 파라미터를 EEPROM에 저장해야 하는 단점이 있지만 이것은 제안하는 스칼라 곱셈 방법에는 해당되지 않는다.