• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권7호
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• pp.2919-2937
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• 2020

Post-Quantum Cryptography (PQC) is rapidly developing as a stable and reliable quantum-resistant form of cryptography, throughout the industry. Similarly to existing cryptography, however, it does not prevent a third-party from using the secret key when third party obtains the secret key by deception, unauthorized sharing, or unauthorized proxying. The most effective alternative to preventing such illegal use is the utilization of biometrics during the generation of the secret key. In this paper, we propose a biometric-based secret key generation scheme for multivariate quadratic signature schemes, such as Rainbow. This prevents the secret key from being used by an unauthorized third party through biometric recognition. It also generates a shorter secret key by applying Principal Component Analysis (PCA)-based Confidence Interval Analysis (CIA) as a feature extraction method. This scheme's optimized implementation performed well at high speeds.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.25-31
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• 2019

Along with the recent advances in quantum computers, it is anticipated that cryptographic attacks using them will make it insecure to use existing public key algorithms such as RSA and ECC. Currently, a lot of researches are underway to replace them by devising PQC (Post Quantum Cryptography) schemes. In this paper, we propose a performance enhancement method for Lizard implementation which is one of NIST PQC standardization submission. The proposed method is able to improve the performance by 7 ~ 25% for its algorithms compared to the implementation in the submission through the techniques of various implementation aspects. This study hopes that Lizard will become more competitive as a candidate for PQC standardization.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.211-222
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• 2023

다변수 이차식 기반 암호알고리즘은 양자컴퓨터에 안전하다고 믿어지는 수학적 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘 중의 하나로 현재 사용하고 있는 공개키 암호를 대체할 수 있는 양자내성암호 중의 하나이다. NIST 양자내성암호 공모 3라운드 최종 후보 알고리즘으로 선정되었던 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 Rainbow의 다중레이어를 사용하는 구조에 대한 진화된 공격이 대두된 후에 단일 레이어를 이용하는 UOV의 구조에 관심이 집중되고 있다. 본 논문에서는 단일 레이어를 갖는 UOV 구조를 유지하면서 일차식의 특별한 구조, 희소다항식, 랜덤다항식의 다양한 조합을 통해 비밀키의 길이를 대폭 줄이고, 블록 부분 행렬의 역행렬을 이용하여 선형 시스템의 해를 구하는 방법을 적용한 효율적인 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘을 제안한다. 제안한 전자서명의 안전성 분석을 통해 안전한 파라미터를 설정하고 각 파라미터에서의 키길이와 서명 길이를 비교 분석한다. 제안한 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘은 서명의 길이가 양자내성 전자서명 중 가장 짧고, 기존 다변수 이차식 기반 전자서명에 비해 비밀키 길이가 최대 97%의 축소 효과를 가진다.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.1089-1098
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• 2018

양자 컴퓨터의 개발이 가시화됨에 따라 RSA, Elliptic Curve Cryptosytem과 같은 암호 시스템을 대체할 수 있는 포스트 양자 암호에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러한 포스트 양자 암호조차도 실 환경에서 구동될 때 발생할 수 있는 부채널 분석에 대한 취약점을 반드시 고려해야만 한다. 본 논문에서는 NIST 포스트 양자 암호 표준 공모에 제출된 NTRU 구현 소스인 NTRUEncrypt에 대한 새로운 부채널 분석 기법을 제안한다. 기존에 제안되었던 부채널 분석 방법은 많은 수의 파형을 이용하였지만 제안하는 분석 기술은 단일 파형을 이용한 분석 방법으로 공개키 암호 시스템에 실질적으로 적용이 가능하다. 또한 본 논문에서는 제안하는 분석 기술에 안전성을 제공할 수 있는 새로운 대응 기술을 제안한다. 이 대응 기법은 과거 NTRU 부채널 분석 기법에도 안전할 뿐만 아니라 기존의 NIST에 제출된 코드보다 더 효율적 구현이 가능한 알고리즘을 제안한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.73-83
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• 2018

미래의 양자 컴퓨팅 환경에 대응한 양자내성 암호 알고리즘의 연구 개발이 NIST를 비롯한 국내외 연구기관 및 기업들의 참여 하에 활발히 이루어지고 있다. 양자내성 암호 알고리즘으로는 다변수다항식-기반, 부호-기반, 격자-기반, 해시-기반, 그리고 아이소제니-기반 암호 알고리즘들이 연구되고 있다. 그 중에서 아이소제니-기반(isogeny-based) 암호 알고리즘은 가장 최근에 등장했으며 타원곡선 연산을 사용하고, 양자내성 암호 알고리즘들 중 가장 짧은 키 길이를 가지고 있어 주목받고 있다. 본 논문에서는 초특이 아이소제니 Diffie-Hellman (SIDH) 프로토콜을 저사양 모바일 환경에 적합하도록 파라미터를 선택하고 효율적으로 구현하였다. 파라미터로는 현재의 보안강도와 저사양 모바일 환경을 고려하여 523비트 소수 유한체 상에서 정의되는 초특이 타원곡선을 선택하였으며 그에 최적화된 아이소제니 계산 전략 트리를 생성하였다. 적용 SIDH 모듈은 32비트 환경에서 동작하도록 구현하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.517-526
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• 2021

최근 양자 컴퓨터의 개발이 가속화되면서 기존 인터넷 환경에서 사용되고 있는 인수분해 및 이산대수 기반의 전자서명 기법들의 안전성에 대한 문제가 제기되고 있다. 이에 대응하기 위해 미국 국립표준기술연구원(NIST)의 표준화 작업을 비롯하여 양자 컴퓨팅 환경에서 안전한 여러 가지 전자서명 기법들이 제시되고 있다. 본 논문에서는 2018년 Behnia 등이 CCS 컨퍼런스에서 발표한 TACHYON 전자서명 기법을 이용한 다중 서명 기법을 설계하여 제시하고, 안전성을 증명하고자 한다. 다중 서명 기법은 최근 많은 관심을 받고 있는 암호화폐 분야에서 전자지갑의 개인키 의존도를 분산하여 보다 안전한 전자지갑 시스템을 구성할 수 있는 핵심 기술로, 최근 많은 연구자들과 개발자들이 관심을 갖고 있는 전자서명 응용 분야이다. 본 논문에서 제시하는 다중 서명 기법은 일반 공개키 모델(plain public key model)에서 공개키 결합(public key aggregation)이 가능한 기법으로, 부가적인 영지식 증명(zero-knowledge proof) 기법이 필요하지 않으며, 결합 된 단일 공개키만으로 효율적인 시스템을 구성할 수 있는 기법이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.533-544
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• 2021

양자적 특성을 활용한 Shor 알고리즘은 인수분해 및 이산대수 문제를 효율적으로 풀 수 있다. 이로 인해 RSA, 타원곡선(ECC: Elliptic Curve Cryptography) 등 인수분해와 이산대수 문제의 어려움에 기반하고 있는 기존 공개키 암호 시스템이 위협받고 있다. 이에 미국 국립표준기술연구소(NIST)에서는 양자 컴퓨터의 강력한 연산 능력에도 안전한 새로운 공개키 암호 체계의 표준인 양자 내성 암호(PQC: Post Quantum Cryptography)를 선정하는 공모를 진행하고 있다. 양자 내성 암호 후보군 중 다변수 이차식 기반 서명 기법은 짧은 서명 길이와 빠른 서명 및 검증으로 인해 사물인터넷(IoT) 등 제한된 자원을 갖는 기기에 적합하다. 이에 본 논문에서는 다변수 이차식 기반 서명 중 유일하게 3 라운드까지 최종 선정된 Rainbow에 대한 클래식 공격 기법과 양자적 특성을 이용한 공격 기법들을 분석하고, 현재 3라운드에 제시된 레인보우 파라미터에 대한 공격 복잡도를 계산하여 양자 내성 암호표준화 후보 알고리즘인 레인보우 서명기법이 제공하는 보안 강도를 분석한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.1321-1329
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• 2017

A quantum computer, based on quantum mechanics, is a paradigm of information processing that can show remarkable possibilities of exponentially improved information processing. This paradigm can be solved in a short time by calculating factoring problem and discrete logarithm problem that are typically used in public key cryptosystems such as RSA(Rivest-Shamir-Adleman) and ECC(Elliptic Curve Cryptography). In 2013, Lei et al. proposed a secure NTRU-based key distribution protocol for quantum computing. However, Lei et al. protocol was vulnerable to man-in-the-middle attacks. In this paper, we propose a NTRU(N-the truncated polynomial ring) key distribution protocol with mutual authentication only using NTRU convolution multiplication operation in order to maintain the security for quantum computing. The proposed protocol is resistant to quantum computing attacks. It is also provided a secure key distribution from various attacks such as man-in-the middle attack and replay attack.

• TTA 저널
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• 통권177호
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• pp.107-109
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• 2018

• TTA 저널
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• 통권174호
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• pp.87-91
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• 2017