• 정보보호학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.1137-1148
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• 2021

CSIDH 기반 암호를 구현하는 데 있어서 가장 큰 단점은 Velu 공식을 활용하여 isogeny를 연산하기 위해 작은 소수 위수를 가지는 커널의 생성점을 선택하는 부분이다. 이 과정은 작은 위수의 경우 실패확률이 크기 때문에 연산량이 많이 들어서, 최근에 radical isogeny를 사용하는 부분에 관한 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 CSIDH기반 암호 구현에 있어서 radical isogeny를 사용하는 최적 방안에 대해 제시한다. 본 논문에서는 Montgomery 곡선과 Tate 곡선 사이의 변환을 최적하였으며, 2-, 3-, 5-, 7-isogeny에 대한 공식을 최적화하였다. 본 논문의 결과, CSIDH-512의 경우 radical isogeny를 7차까지 사용할 경우 기존 constant-time CSIDH에 비해서 15.3% 빠른 결과를 얻을 수 있었다. CSIDH-4096의 경우 radical isogeny를 2차까지 사용하는 것이 최적이라는 결론을 얻을 수 있었다.

• 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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• 제31권1호
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• pp.19-30
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• 2021

본 논문에서는 3차, 5차 아이소제니만 이용해 SIDH를 구현할 경우 몽고메리, 에드워드, 허프 곡선 중 어느 곡선에서 더 효율적인지 분석한다. 본 논문에서는 각 타원곡선의 형태에 대해 SIDH 암호를 구성하는 단위연산에 대한 연산량을 비교한 뒤, 홀수 차수만 활용해 SIDH를 구현하기 위해 소수와 파라미터를 설정하는 방법에 관해 설명한다. 본 논문의 결과 몽고메리와 허프 곡선에서 연산량은 유사하며, 에드워드 곡선보다 0.8% 효율적임을 알 수 있다. SIDH 기반 암호에 대한 다양한 파라미터 사용 가능성으로 인해 5차 아이소제니 구현은 필수적이므로, 본 논문은 이러한 SIDH 기반 암호에 대해 어느 타원곡선을 선택해야 하는지에 대해 가이드라인을 제공할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.497-508
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• 2021

본 논문에서는 뒤틀린 몽고메리 곡선을 사용하는 대표적인 암호인 CSURF의 최적화 구현에 대해 분석한다. Projective 형태의 타원곡선 연산은 몽고메리 곡선보다 뒤틀린 몽고메리 곡선이 더 느려서, CSURF는 hybrid 형태의 CSIDH 보다 성능이 느리다. 하지만, square-root Velu 공식을 사용할 경우 타원곡선 연산량을 줄일 수 있으므로 최적화할 여지가 있다. 본 논문에서는 처음으로 뒤틀린 몽고메리 곡선에서의 square-root Velu 공식을 제안하고, 2-isogeny 공식을 최적화하였다. 본 논문의 결과, 제안하는 CSURF는 기존보다 23.3% 빠르고, CSIDH 보다는 10.8% 느리다. 또한, 제안하는 constant-time CSURF의 경우 constant-time CSIDH 보다 6.8% 느리다. 제안하는 결과 CSURF는 CSIDH 보다 느리지만, 기존 뒤틀린 몽고메리를 이용한 구현과 비교하면 상당한 향상으로, 향후 뒤틀린 몽고메리 곡선에 적합한 구현에 본 논문의 결과를 이용할 수 있을 것으로 전망한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제34권2호
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• pp.167-177
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• 2024

본 논문은 isogeny 기반 전자 서명 알고리즘인 SeaSign의 최적화 방안을 제안한다. SeaSign은 CSIDH의 class group action에 Fiat-Shamir with abort를 결합한 전자서명 알고리즘이다. CSIDH 기반 암호는 SIDH 기반 암호가 다항시간안에 공격됨에 따라 다시 주목받고 있지만, 이를 기반한 전자서명인 SeaSign은 비효율적인 속도로 많은 최적화가 진행되지 않았다. 본 논문에서는 SeaSign에 대한 효율적인 서명 방법을 제안한다. 제안하는 서명 방법은 간단하지만 강력하며, 알고리즘 내에서 rejection sampling의 위치 변경을 통해 이루어진다. 추가로, 본 논문에서는 제안하는 알고리즘이 최적 성능을 제공할 수 있는 파라미터를 제시한다. 제시한 결과, 기존 SeaSign의 파라미터를 사용할 경우, 본 논문에서 제안한 서명방법은 기존 SeaSign 대비 3배 빠른 성능을 보인다. 추가로 신규 제시된 파라미터와 본 논문의 서명 방법을 결합한 경우, 기존 SeaSign 대비 290배 빠른 성능과 Decru 등이 제안한 방법 대비 7.47배 빠른 성능을 제공한다.

• 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.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.591-599
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• 2023

최근 Castryck-Decru에 의해 SIDH 기반 암호가 다항시간 안에 개인키를 복구할 수 있음에 따라 이에 대응하기 위한 여러 방법이 제안되었다. 이 중, Fouotsa 등이 제안한 M-SIDH는 상대방에게 전달하는 torsion point 정보를 마스킹하여 Castryck-Decru 공격에 대응한다. 본 논문에서는 처음으로 C를 이용해 M-SIDH를 구현하였으며, 최적화를 통해 효율성을 평가한다. 본 논문은 M-SIDH의 성능을 확인하기 위해 1024비트 소수를 사용하여 파라미터를 선택하는 방법을 제시하였으며, square-root Velu 공식의 확장체에서의 구현을 통해 M-SIDH를 최적화하였다. 본 논문의 결과 고전 64비트 보안강도를 가지는 MSIDH-1024의 경우 키 교환하는데 대략 1129ms 정도가 필요하다.