• ETRI Journal
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• 제34권1호
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• pp.76-86
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• 2012

The block cipher ARIA has been threatened by side-channel analysis, and much research on countermeasures of this attack has also been produced. However, studies on countermeasures of ARIA are focused on software implementation, and there are no reports about hardware designs and their performance evaluation. Therefore, this article presents an advanced masking algorithm which is strong against second-order differential power analysis (SODPA) and implements a secure ARIA hardware. As there is no comparable report, the proposed masking algorithm used in our hardware module is evaluated using a comparison result of software implementations. Furthermore, we implement the proposed algorithm in three types of hardware architectures and compare them. The smallest module is 10,740 gates in size and consumes an average of 47.47 ${\mu}W$ in power consumption. Finally, we make ASIC chips with the proposed design, and then perform security verification. As a result, the proposed module is small, energy efficient, and secure against SODPA.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권2호
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• pp.117-126
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• 2011

RSA-CRT알고리즘은 RSA알고리즘의 성능 향상을 위해 널리 쓰이고 있다. 하지만 일반적인 RSA 알고리즘처럼 CRT 버전의 RSA 또한 부채널 분석에 취약함이 알려져 왔다. 그 중 Boer등이 제안한 전력 분석 방법은 등간격 선택 전력 평문을 이용하여 CRT 알고리즘의 reduction단계를 분석하는 방법으로, 등간격 선택 평문 전력 분석 방법(Equidistant Chosen Messages Power Analysis, ECMPA)또는 MRED(Modular reduction on Equidistant data)분석 방법으로 알려져 있다. 이 방법은 등간격 선택 평문을 이용하여 입력 평문과 동일한 간격을 가지는 reduction 결과 값, r=xmodp 을 찾는 방법으로, r의 노출에 의해 RSA의 비밀 소수 p가 계산 될 수 있다. 본 논문에서의 실험 결과, 이론 적으로만 알려져 있던 reduction 단계의 분석 결과가 기존 논문의 예상과는 다른 결과를 가짐을 확인하였다. 본 논문에서는 선택 bit에 의존한 Ghost key의 패턴과, reduction 알고리즘의 연산 과정에서 발생하는 Ghost key가 존재함을 이론적 및 실험적으로 증명하였다. 따라서 본 논문은 기존에 알려지지 않은 Ghost key의 특징에 대하여 논하며, 향상되고, 구체적인 공격 방법을 제안한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.1129-1135
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• 2016

2011년 NH농협 전산망마비 사건, 2013년 3.20 사이버테러 및 2015년 12월의 한국수력원자력 원전 중요자료 유출사건이 있었다. 이러한 사이버테러는 해외(북한)에서 조직적이고 장기간의 걸친 고도화된 APT공격(Advanced Persistent Threat Attack)을 감행하여 발생한 사이버테러 사건이다. 하지만, 이러한 APT공격을 방어하기 위한 탁월한 방안은 아직 마련되지 못했다. APT공격은 현재의 관제 방식으로는 방어하기가 힘들다. 본 논문에서는 빅데이터 분석을 통해 APT공격을 예측할 수 있는 방안을 연구한다. 본 연구는 대한민국 3계층 보안관제 체계 중, 정보공유분석센터(ISAC)를 기준으로 하여 빅데이터 분석, APT공격 및 취약점 분석에 대해서 연구와 조사를 한다. 그리고 외부의 블랙리스트 IP 및 DNS Log를 이용한 APT공격 예측 방안의 설계 방법, 그리고 전조현상 분석 방법 및 APT공격에 대한 대응방안에 대해 연구한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권2호
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• pp.1100-1123
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• 2019

A code-based cryptosystem can resist quantum-computing attacks. However, an original system based on the Goppa code has a large key size, which makes it unpractical in embedded devices with limited sources. Many special error-correcting codes have recently been developed to reduce the key size, and yet these systems are easily broken through side channel attacks, particularly differential power analysis (DPA) attacks, when they are applied to hardware devices. To address this problem, a higher-order masking scheme for a McEliece cryptosystem based on the quasi-dyadic moderate density parity check (QD-MDPC) code has been proposed. The proposed scheme has a small key size and is able to resist DPA attacks. In this paper, a novel McEliece cryptosystem based on the QD-MDPC code is demonstrated. The key size of this novel cryptosystem is reduced by 78 times, which meets the requirements of embedded devices. Further, based on the novel cryptosystem, a higher-order masking scheme was developed by constructing an extension Ishai-Sahai-Wagne (ISW) masking scheme. The authenticity and integrity analysis verify that the proposed scheme has higher security than conventional approaches. Finally, a side channel attack experiment was also conducted to verify that the novel masking system is able to defend against high-order DPA attacks on hardware devices. Based on the experimental validation, it can be concluded that the proposed higher-order masking scheme can be applied as an advanced protection solution for devices with limited resources.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.155-162
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• 2022

CHES 2020에서 제안된 SITM (See-In-The-Middle) 공격은 차분 분석과 부채널 분석이 조합된 분석 기법의 일종으로 SNR (Signal-to-Noise Ratio)이 낮은 열악한 환경에서도 적용할 수 있다. 이 공격은 부분 1차 또는 고차 마스킹으로 구현된 블록암호를 공격대상으로 하여, 마스킹 되지 않은 중간 라운드의 취약점을 이용한다. 블록암호 PRESENT는 CHES 2007에 제안된 경량 블록암호로, 저전력 환경에서 효율적으로 구현 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 차분 패턴들을 이용하여 14-라운드 부분 마스킹으로 구현된 PRESENT에 대한 SITM 공격을 제안한다. 기존 공격은 4-라운드 부분 마스킹 구현된 PRESENT에 적용 가능했지만 본 공격은 더 많이 마스킹된 구현에도 유효하며, 이는 PRESENT가 본 공격에 내성을 가지기 위해서는 16-라운드 이상의 부분 마스킹이 필요함을 보인다.

• 정보보호학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.587-601
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• 2016

본 논문에서는 SPA와 DPA 모두에 안전한 스칼라 레코딩 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 스칼라 레코딩을 이용한 전력분석공격의 대응방법으로써 음수 표현을 사용한 스칼라 레코딩 방법이다. 제안하는 방법은 각 digit에 대해 모두 동일한 패턴의 연산을 수행하도록 레코딩하여 SPA에 안전하다. 또한 랜덤수에 따라 랜덤한 레코딩 결과를 생성하도록 하여 DPA에 안전하다. 그리고 타원곡선 덧셈 연산이 digit의 부호에 대한 SPA에 안전하도록 사전연산 테이블과 변형한 타원곡선 덧셈 알고리즘을 적용한다. 제안하는 방법은 단독 사용으로 SPA와 DPA 모두에 안전하므로 보다 효율적인 안전성을 제공한다. 제안하는 방법을 사용하면 SPA와 DPA에 안전한 기존의 스칼라 레코딩에 비해 연산효율이 11% 이상 향상된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권2호
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• pp.197-206
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• 2023

The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element's bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure's life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.151-164
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• 2023

최근 양자 컴퓨터의 개발은 현재 사용 중인 이산대수 문제나 인수분해 문제 기반의 공개키 암호에 큰 위협이 되므로, 이에 NIST(National Institute of Standards and Technology)에서는 현재 컴퓨팅 환경 및 도래하는 양자 컴퓨팅 환경에서 모두 구현이 가능한 양자내성암호를 위해 공모전을 진행하고 있다. 이 중 NIST 양자내성암호 공모전 4라운드에 진출한 SIKE(Supersingular Isogeny Key Encapsulation)는 유일한 Isogeny 기반의 암호로써, 동일한 안전성을 갖는 다른 양자내성암호에 비해 짧은 공개키를 갖는 장점이 있다. 그러나, 기존의 암호 알고리즘과 마찬가지로, SIKE를 포함한 모든 양자내성암호는 현존하는 암호분석에 반드시 안전해야만 한다. 이에 본 논문에서는 SIKE에 대한 전력 분석 기반 암호분석 기술을 연구하였으며, 특히 웨이블릿 변환 및 딥러닝 기반 클러스터링 전력 분석을 통해 SIKE를 분석하였다. 그 결과, 현존하는 클러스터링 전력 분석 기법의 정확도를 50% 내외로 방어하는 마스킹 대응기법이 적용된 SIKE에 대해 100%에 가까운 분석 성공률을 보였으며, 이는 현존하는 SIKE 기법에 대한 가장 강력한 공격임을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권8호
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• pp.919-928
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• 2012

The applications of computers and communication system and network technologies in nuclear power plants have expanded recently. This application of digital technologies to the instrumentation and control systems of nuclear power plants brings with it the cyber security concerns similar to other critical infrastructures. Cyber security risk assessments for digital instrumentation and control systems have become more crucial in the development of new systems and in the operation of existing systems. Although the instrumentation and control systems of nuclear power plants are similar to industrial control systems, the former have specifications that differ from the latter in terms of architecture and function, in order to satisfy nuclear safety requirements, which need different methods for the application of cyber security risk assessment. In this paper, the characteristics of nuclear power plant instrumentation and control systems are described, and the considerations needed when conducting cyber security risk assessments in accordance with the lifecycle process of instrumentation and control systems are discussed. For cyber security risk assessments of instrumentation and control systems, the activities and considerations necessary for assessments during the system design phase or component design and equipment supply phase are presented in the following 6 steps: 1) System Identification and Cyber Security Modeling, 2) Asset and Impact Analysis, 3) Threat Analysis, 4) Vulnerability Analysis, 5) Security Control Design, and 6) Penetration test. The results from an application of the method to a digital reactor protection system are described.

• ETRI Journal
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• 제30권2호
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• pp.315-325
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• 2008

In this paper, we first investigate the side channel analysis attack resistance of various FPGA hardware implementations of the ARIA block cipher. The analysis is performed on an FPGA test board dedicated to side channel attacks. Our results show that an unprotected implementation of ARIA allows one to recover the secret key with a low number of power or electromagnetic measurements. We also present a masking countermeasure and analyze its second-order side channel resistance by using various suitable preprocessing functions. Our experimental results clearly confirm that second-order differential side channel analysis attacks also remain a practical threat for masked hardware implementations of ARIA.