• 정보보호학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.127-132
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• 2003

Cryptosystems have received very much attention in recent years as importance of information security is increased. Most of Cryptosystems are defined over finite or Galois fields GF($2^m$) . In particular, the finite field GF($2^m$) is mainly used in public-key cryptosystems. These cryptosystems are constructed over finite field arithmetics, such as addition, subtraction, multiplication, and multiplicative inversion defined over GF($2^m$) . Hence, to implement these cryptosystems efficiently, it is important to carry out these operations defined over GF($2^m$) fast. Among these operations, since multiplicative inversion is much more time-consuming than other operations, it has become the object of lots of investigation. Recently, many methods for computing multiplicative inverses at hi호 speed has been proposed. These methods are based on format's theorem, and reduce the number of required multiplication using normal bases over GF($2^m$) . The method proposed by Itoh and Tsujii[2] among these methods reduced the required number of times of multiplication to O( log m) Also, some methods which improved the Itoh and Tsujii's method were proposed, but these methods have some problems such as complicated decomposition processes. In practical applications, m is frequently selected as a power of 2. In this parer, we propose a fast method for computing multiplicative inverses in GF($2^m$) , where m = ($2^n$) . Our method requires fewer ultiplications than the Itoh and Tsujii's method, and the decomposition process is simpler than other proposed methods.

• 한국전자거래학회지
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• 제8권1호
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• pp.113-119
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• 2003

This paper proposes a new multiplicative inverse algorithm for the Galois field GF (2/sup m/) whose elements are represented by optimal normal basis type Ⅱ. One advantage of the normal basis is that the squaring of an element is computed by a cyclic shift of the binary representation. A normal basis element is always possible to rewrite canonical basis form. The proposed algorithm combines normal basis and canonical basis. The new algorithm is more suitable for implementation than conventional algorithm.

• 호남수학학술지
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• 제36권3호
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• pp.689-694
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• 2014

We find an asymptotic formula of the sum of multi-plicative functions with Dirichlet inversion formula.

• 한국통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.1160-1164
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• 1998

본 논문에서는 유한체 $GF(2^{m})$ 상의 새로운 역원계산 알고리듬을 제안하고 이를 이용한 역원계산 회로 및 나눗셈 회로를 설계한다. 제안된 역원계산 알고리듬은 Fermat의 정리에 기초한 것으로 약 m/2개의 clock cycle에 역원을 구할 수 있다. 본 알고리듬을 이용하여 설계한 $GF(2^{m})$ 상의 역원계산 회로 및 나눗셈 회로는 멀티플렉서 이외에 다른 부가 하드웨어가 필요하지 않으므로 매우 간단한 하드웨어로 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.528-535
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• 1988

This paper presents a constructing theory of variable arithmetic operation systems for computing multiplications and multiplicative inverse in GF(2**m) based on a modulo operation of degree on elements in Galois fields. The proposed multiplier is composed of a zero element control part, input element conversion part, inversion circuit, and output element conversion part. These systems can reduce reasonable circuit areas due to the common use of input/output element converison parts, and the PLA and module structure provice a variable property capable of convertible uses as arithmetic operation systems over different finite fields. This type of designs gives simple, regular, expandable, and concurrent properties suitable for VLSI implementation. Expecially, the multiplicative inverse circuit proposed here is expected to offer a characteristics of the high operation speed than conventional method.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제30권5_6호
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• pp.324-329
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• 2003

Diffie-Hellman 키분배 시스템과 타원곡선 암호시스템과 같은 공개키 기반 암호시스템은 GF(2$^{m}$ ) 상에서 정의된 연산, 즉 덧셈, 뺄셈, 곱셈 및 곱셈 역원 연산을 기반으로 구축되며, 이들 암호시스템을 효율적으로 구현하기 위해서는 위 연산들을 고속으로 계산하는 것이 중요하다. 그 중에서 곱셈 역원이 가장 time-consuming하여 많은 연구 대상이 되고 있다. Format 정리에 의해$\beta$$\in$GF(2$^{m}$ )의 곱셈 역원 $\beta$$^{-1}$은 $\beta$$^{-1}$=$\beta$$^{2}$sup m/-2/이므로 GF(2$^{m}$ )의 임의의 원소에 대해 곱셈 역원을 고속으로 계산하기 위해서는, 2$^{m}$ -2을 효율적으로 분해하여 곱셈 횟수를 감소시키는 것이 가장 중요하며, 이와 관련된 알고리즘들이 많이 제안되어 왔다 이 중 Itoh와 Tsujii가 제안한 알고리즘[2]은 정규기저를 사용해서 필요한 곱셈 횟수를 O(log m)까지 감소시켰으며, 또한 이 알고리즘을 향상시킨 몇몇 알고리즘들이 제안되었지만, 분해과정이 복잡하다는 등의 단점이 있다[3,5]. 본 논문에서는 실제 어플리케이션에서 주로 많이 사용되는 m=2$^{n}$ 인 경우에, 인수분해 공식 x$^3$-y$^3$=(x-y)(x$^2$＋xy＋y$^2$)와 정규기저론 이용해서 곱셈 역원을 고속으로 계산하는 알고리즘을 제안한다. 본 논문의 알고리즘은 곱셈 횟수가 Itoh와 Tsujii가 제안한 알고리즘 보다 적으며, 2$^{m}$ -2의 분해가 기존의 알고리즘 보다 간단하다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.313-319
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• 2019

Finite field operations have played an important role in error correcting codes and cryptosystems. Recently, the necessity of efficient computation processing is increasing for security in cyber physics systems. Therefore, efficient implementation of finite field arithmetics is more urgently needed. These operations include addition, multiplication, division and inversion. Addition is very simple and can be implemented with XOR operation. The others are somewhat more complicated than addition. Among these operations, multiplication is the most important, since time-consuming operations, such as exponentiation, division, and computing multiplicative inverse, can be performed through iterative multiplications. In this paper, we propose a multiplexer based parallel computation algorithm that performs Montgomery multiplication over finite field using redundant basis. Then we propose an efficient multiplexer based semi-systolic multiplier over finite field using redundant basis. The proposed multiplier has less area-time (AT) complexity than related multipliers. In detail, the AT complexity of the proposed multiplier is improved by approximately 19% and 65% compared to the multipliers of Kim-Han and Choi-Lee, respectively. Therefore, our multiplier is suitable for VLSI implementation and can be easily applied as the basic building block for various applications.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.527-532
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• 2021

본 논문에서는 미국 NIST PQC 표준화 Final List 알고리즘 중 유일한 다변수이차방정식(multivariate quadratic equation) 기반의 전자 서명인 Rainbow 알고리즘에서의 효율적인 유한체 연산 방법을 제안한다. Chou 등은 최근 Rainbow를 Cortex-M4에서 구현하기 위한 새로운 효율적 구현 방법을 제시하였다. 본 논문은 Chou 등이 제안한 방법을 개선하여 기존 대비 XOR 연산의 숫자를 13.7% 이상 감소할 수 있는 새로운 곱셈 방법을 제안한다. 또한, 테이블 룩업(Table Lookup)으로 수행되던 상에서의 역원 연산을 4x4 행렬 역원으로 치환하여 연산하는 방법을 제시한다. 또한, 새로운 구현을 RaspberryPI 3B+상에서 구현하여 성능을 측정하였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제8권1호
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• pp.88-95
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• 2002

1985년 N. Koblitz와 V. Miller가 각각 독립적으로 제안한 타원곡선 암호시스템(ECC : Elliptic Curve Cryptosystems)은 보다 짧은 비트 길이의 키만으로도 다른 공개키 시스템과 동일한 수준의 안전도를 유지할 수 있다는 장점을 인해 IC 카드와 같은 메모리와 처리능력이 제한된 하드웨어에도 이식가능 하다. 또한 동일한 유한체 연산을 사용하면서도 다른 타원곡선을 선택할 수 있어서 추가적인 보안이 가능하기 때문에 고수준의 안전도를 유지하기 위한 차세대 암호 알고리즘으로 각광 받고 있다. 본 논문에서는 효율적인 타원곡선 암호시스템을 구현하는데 있어 가장 중요한 부분 중 하나인 타원곡선 상의 점을 고속으로 연산할 수 있는 전용의 기저체 연산기 구조를 제안하고 실제 구현을 통해 그 기능을 검증한다. 그리고 기저체 연산의 면밀한 분석을 통해 역원 연산기의 하드웨어 구현을 위하여 최적인 단위 연산항의 도출에 기반을 둔 효율적인 방법론을 제시하고, 이를 바탕으로 현실적인 제한 조건하에서 구현 가능한 수준의 게이트 수를 가지는 고속의 역원 연산기 구조를 제안한다. 또한, 본 논문에서는 제안된 방법론을 바탕으로 실제 구현된 설계회로가 기존 논문에서 비해 게이트 수는 약 8.8배가 증가하지만, 승법연산 속도는 약 150배, 역원연산 속도는 약 480배 정도 향상되는 우수한 연구 결과가 얻어짐을 보인다. 이것은 병렬성을 적용함으로서 당연히 얻어지는 속도면에서의 이득을 능가하는 성능으로, 본 논문에서 제안한 구조의 우수성을 입증하는 결과이다. 실제로, 승법 연산기의 속도에 관계없이 역원연산의 수행시간은 [lo $g_2$(m-1)]$\times$(clock cycle for one multiplication)으로 최적화가 되며, 제안한 구조는 임의의 유한체 $F_{2m}$에 적용가능하다. 제안한 전용의 연산기는 암호 프로세서 설계의 기초자료로 활용되거나, 타원곡선 암호 시스템 구현시 직접 co-processor 형식으로 임베드 되어 사용할 수 있을 것으로 사료된다.다.