• 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.

• 융합보안논문지
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• 제18권4호
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• pp.27-33
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• 2018

스트림 암호는 1회용 패드(one time pad)형 암호 알고리즘으로 랜덤한 비트(또는 문자)들의 열을 열쇠로 사용하여 평문과 XOR과 같은 간단한 연산을 통해 암호화하므로 알고리즘의 안전성은 사용되는 열쇠의 난수성에 의존한다. 그러므로 사용되는 열쇠에 대해 주기, 선형복잡도, 비선형도, 상관면역도 등의 수학적 분석을 통해 보다 안전한 암호시스템을 설계할 수 있는 장점이 있다. 스트림 암호에서의 암호화 열쇠는 고유다항식을 가지고 LFSR(linear feedback shift register)에서 열쇠이진 수열을 생성하여 사용한다. 이 고유다항식 중 비도가 가장 우수한 다항식이 바로 원시다항식이다. 원시다항식은 스트림 암호뿐만 아니라 8차 원시 다항식을 사용한 블록암호인 SEED암호, 그리고 24차 원시 다항식을 사용하여 설계한 공개열쇠암호인 CR(Chor-Rivest) 암호 등에서도 널리 이용되고 있다. 본 논문의 주요내용은 이러한 암호알고리즘을 연구하는데 사용되는 갈루아(Galois)체에서의 원시다항식에 대한 개념과 다양한 성질들을 고찰해 보고 소수 p의 값이 2이상인 경우 $F_p$에서의 기약다항식과 원시다항식의 개수를 구하는 정리를 증명해 보았다. 이러한 연구는 보다 비도가 높은 원시다항식을 찾아 새로운 암호알고리즘을 개발하는 기반 연구가 될 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권1호
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• pp.280-295
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• 2015

Block cipher ARIA was first proposed by some South Korean experts in 2003, and later, it was established as a Korean Standard block cipher algorithm by Korean Agency for Technology and Standards. In this paper, we focus on the security evaluation of ARIA block cipher against the recent zero-correlation linear cryptanalysis. In addition, Partial-sum technique and FFT (Fast Fourier Transform) technique are used to speed up the cryptanalysis, respectively. We first introduce some 4-round linear approximations of ARIA with zero-correlation, and then present some key-recovery attacks on 6/7-round ARIA-128/256 with the Partial-sum technique and FFT technique. The key-recovery attack with Partial-sum technique on 6-round ARIA-128 needs $2^{123.6}$ known plaintexts (KPs), $2^{121}$ encryptions and $2^{90.3}$ bytes memory, and the attack with FFT technique requires $2^{124.1}$ KPs, $2^{121.5}$ encryptions and $2^{90.3}$ bytes memory. Moreover, applying Partial-sum technique, we can attack 7-round ARIA-256 with $2^{124.6}$ KPs, $2^{203.5}$ encryptions and $2^{152}$ bytes memory and 7-round ARIA-256 employing FFT technique, requires $2^{124.7}$ KPs, $2^{209.5}$ encryptions and $2^{152}$ bytes memory. Our results are the first zero-correlation linear cryptanalysis results on ARIA.

• 정보보호학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.23-32
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• 2008

그래픽 프로세서(GPU)의 연산 능력은 이미 CPU를 능가하고 있으며, 그 격차는 점점 벌어지고 있다. 따라서, 범용 계산에 그래픽 프로세서를 활용하는 GPGPU 연구가 활발히 전개되고 있으며, 병렬 처리가 필요한 분야에서 특히 두드러진 성과를 보이고 있다. GPU를 이용한 암호 알고리즘의 구현은 2005년 Cook 등에 의하여 처음 시도되었으며, OpenGL, DirectX 등의 라이브러리를 이용하여 개선된 결과들이 속속 발표되고 있다. 본 논문에서는 2007년 발표된 NVIDIA의 CUDA 라이브러리를 이용한 블록암호 구현 기법과 그 결과를 소개하고자한다. 또한, 소프트웨어로 구현된 블록암호 소스를 GPU 프로그램으로 이식하는 일반적인 방법을 제공하고자 한다. 8800GTX GPU에서 블록암호 AES, ARIA, DES를 구현했으며, 속도는 각각 4.5Gbps, 7.0Gbps, 2.8Gbps로 CPU보다 고속 구현이 가능하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.39-49
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• 2020

본 논문에서는 중국 표준 블록 암호 알고리즘인 SM4가 부채널 공격에 취약함을 보이고 그에 대한 대응책을 제안하고자 한다. 먼저, SM4는 차분 전력 분석(DPA)과 상관 전력 분석(CPA)에 기반한 공격에 의해 쉽게 비밀 키가 노출됨을 확인하였다. 논문에서는 공격 취약 요소를 분석하고 데이터 마스킹에 기반한 전력 분석 공격 대응 기법을 설계하였다. 제안한 SM4에 대한 1차 마스킹 기법은 딥 러닝 기반의 다층 퍼셉트론(MLP) 모델을 이용한 공격 프로파일링(profiling) 기반 공격에는 여전히 취약하지만, 차분 전력 분석이나 상관 전력 분석과 같은 비프로파일링(non-profiling) 공격에는 충분히 대응할 수 있음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권11호
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• pp.4122-4144
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• 2021

In this fast-paced technological world, the Internet of Things is a ground breaking technology which finds an immense role in the present electronic world which includes different embedded sensors, devices and most other things which are connected to the Internet. The IoT devices are designed in a way that it helps to collect various forms of data from varied sources and transmit them in digitalized form. In modern era of IoT technology data security is a trending issue which greatly affects the confidentiality of important information. Keeping the issue in mind a novel light encryption strategy known as LCB is designed for IoT devices for optimal security. LCB exploits the benefits of Feistel structure and the architectural benefits of substitution permutation network both to give more security. Moreover, this newly designed technique is tested on (Virtex-7) XC7VX330T FPGA board and it takes much little area of 224 GE (Gate Equivalent) and is extremely fast with very less combinational path delay of 0.877 ns. An in-depth screening confirms the proposed work to promise more security to counter cryptographic attacks. Lastly the Avalanche Effect (AE) of LCB showed as 63.125% and 63.875% when key and plaintext (PT) are taken into consideration respectively.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.1163-1170
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• 2016

본 논문은 ISO/IEC 29192-2 경량 암호 표준으로 지정된 초경량 블록암호 알고리듬 PRESENT의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. PRESENT 암호 프로세서는 80, 128비트의 마스터키 길이와 ECB, CBC, OFB, CTR의 4가지 운영모드를 지원하도록 설계되었다. 마스터키 레지스터를 갖는 on-the-fly 키 스케줄러가 포함되어 있으며, 저장된 마스터키를 사용하여 평문/암호문 블록의 연속적인 암호/복호화 처리가 가능하다. 경량화 구현을 위해 80, 128 비트의 키 스케줄링 회로가 공유되도록 최적화하였다. 라운드 블록을 64 비트의 데이터 패스로 설계하여 암호/복호화의 라운드 변환이 한 클록 사이클에 처리되도록 하였다. PRESENT 암호 프로세서를 Virtex5 FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성을 한 결과, 8,100 gate equivalents(GE)로 구현되었으며, 최대 454 MHz의 클록 주파수로 동작하여 908 Mbps의 처리율을 갖는 것으로 평가되었다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.273-287
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• 2016

White-box cryptography presented by Chow et al. is an obfuscation technique for protecting secret keys in software implementations even if an adversary has full access to the implementation of the encryption algorithm and full control over its execution platforms. Despite its practical importance, progress has not been substantial. In fact, it is repeated that as a proposal for a white-box implementation is reported, an attack of lower complexity is soon announced. This is mainly because most cryptanalytic methods target specific implementations, and there is no general attack tool for white-box cryptography. In this paper, we present an analytic toolbox on white-box implementations of the Chow et al.'s style using lookup tables. According to our toolbox, for a substitution-linear transformation cipher on n bits with S-boxes on m bits, the complexity for recovering the $$O\((3n/max(m_Q,m))2^{3max(m_Q,m)}+2min\{(n/m)L^{m+3}2^{2m},\;(n/m)L^32^{3m}+n{\log}L{\cdot}2^{L/2}\}\)$$, where $m_Q$ is the input size of nonlinear encodings,$m_A$ is the minimized block size of linear encodings, and $L=lcm(m_A,m_Q)$. As a result, a white-box implementation in the Chow et al.'s framework has complexity at most $O\(min\{(2^{2m}/m)n^{m+4},\;n{\log}n{\cdot}2^{n/2}\}\)$ which is much less than $2^n$. To overcome this, we introduce an idea that obfuscates two advanced encryption standard (AES)-128 ciphers at once with input/output encoding on 256 bits. To reduce storage, we use a sparse unsplit input encoding. As a result, our white-box AES implementation has up to 110-bit security against our toolbox, close to that of the original cipher. More generally, we may consider a white-box implementation of the t parallel encryption of AES to increase security.

• 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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• 제33권2호
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• pp.193-200
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• 2023

암호 분석은 알려진 평문 공격, 차분 분석, 부채널 분석 등과 같이 다양한 기법으로 수행될 수있다. 최근에는 딥러닝을 암호 분석에 적용하는 연구들이 제안되고 있다. 알려진 평문 공격(Known-plaintext Attack)은 알려진 평문과 암호문 쌍을 사용하여 키를 알아내는 암호 분석 기법이다. 본 논문에서는 딥러닝 기술을 사용하여 경량 블록 암호 PRESENT의 축소 버전인 S-PRESENT에 대해 알려진 평문 공격을 수행한다. 축소된 경량 블록 암호에 대해 수행된 최초의 딥러닝 기반의 알려진 평문 공격이라는 점에서 본 논문은 의의가 있다. 성능 향상 및 학습속도 개선을 위해 Skip connection, 1x1 Convolution과 같은 딥러닝 기법을 적용하였다. 암호 분석에는 MLP(Multi-Layer Perceptron)와 1D, 2D 합성곱 신경망 모델을 사용하여 최적화하였으며, 세 모델의 성능을 비교한다. 2D 합성곱 신경망에서 가장 높은 성능을 보였지만 일부 키공간까지만 공격이 가능했다. 이를 통해 MLP 모델과 합성곱 신경망을 통한 알려진 평문 공격은 공격 가능한 키 비트에 제한이 있음을 알 수 있다.