• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.610-619
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• 2003

This paper presents a concept of cellular automata and a modular exponentiation algorithm and implementation of a basic EIGamal encryption by using cellular automata. Nowadays most of modular exponentiation algorithms are implemented by a linear feedback shift register(LFSR), but its structure has disadvantage which is difficult to implement an operation scheme when the basis is changed frequently The proposed algorithm based on a cellular automata in this paper can overcome this shortcomings, and can be effectively applied to the modular exponentiation algorithm by using the characteristic of the parallelism and flexibility of cellular automata. We also propose a new fast multiplier algorithm using the normal basis representation. A new multiplier algorithm based on normal basis is quite fast than the conventional algorithms using standard basis. This application is also applicable to construct operational structures such as multiplication, exponentiation and inversion algorithm for EIGamal cryptosystem.

• 정보보호학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.63-74
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• 2001

본 논문에서는 공개 키 암호시스템에서의 필수적인 연산인 모듈라 멱승을 처리하기 위한 멱승기의 회로 구조를 제안한다. 제안한 멱승기는 Montgomery 알고리듬을 사용한 곱셈기를 채택하였으며 멱승의 사전·사후 계산 과정을 쉽게 처리할 수 있도록 MUX를 이용한 것이 특징이다. 논문에서 n비트의 모듀라 멱승을 가정하여 L-R 이진 방식과 R-L이진 방식에 기초한 두 가지 형태의 설계 구조를 제안하였다. 구현에 사용된 곱셈기가 m번 클럭의 캐리 처리과정을 포함하여 (n+m)번의 클럭만에, R-L 방식 멱승기는 (n+4)(n+m)번의 클럭 시간에 멱승을 처리할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.3-11
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• 2000

본 논문에서는 몽고메리 알고리즘을 사용하여 모듈러 곱셈을 빠르게 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계하고, 이 곱셈기와 LR 이진 제곱 곱셈 알고리즘을 사용하여 n 비트 메시지 블록에 대해 모듈러 지수 연산을 수행하는 지수 연산 프로세서를 설계한다 이 프로세서는 제어장치, 입출력 시프트 레지스터, 지수 연산 장치 등 3개의 영역으로 나 누어진다. 설계된 지수 연산 프로세서의 동작을 검증하기 위해 VHDL를 사용하여 모델링하고 MAX+PLUS II를 사용하여 시뮬레이션 한다. 메시지 블록의 길이 n=512일 때 설계된 지수 연산 프로세서의 지연 시간은 59.5ms이다. 설계된 모듈러 지수 연산 프로세서는 RSA 칩(chip)에 이용될 수 있을 것이다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제26권7호
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• pp.743-751
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• 1999

공개키 암호 시스템에서 모듈러 지수 연산은 주된 연산으로, 이 연산은 내부적으로 모듈러 곱셈을 반복적으로 수행함으로써 계산된다. 본 논문에서는 GF(2m)상에서 수행할 수 있는 Montgomery 알고리즘을 분석하여 right-to-left 방식의 모듈러 지수 연산에서 공통으로 계산 가능한 부분을 이용하여 모듈러 제곱과 모듈러 곱셈을 동시에 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계한다. 본 논문에서 설계한 시스톨릭 어레이는 기존의 곱셈기보다 모듈러 지수 연산시 약 0.67배 처리속도 향상을 가진다. 그리고, VLSI 칩과 같은 하드웨어로 구현함으로써 IC 카드에 이용될 수 있다.Abstract One of the main operations for the public key cryptographic system is the modular exponentiation, it is computed by performing the repetitive modular multiplications. In this paper, we analyze Montgomery's algorithm and design a linear systolic array to perform modular multiplication and modular squaring simultaneously. It is done by using common-multiplicand modular multiplication in the right-to-left modular exponentiation over GF(2m). The systolic array presented in this paper improves about 0.67 times than existing multipliers for performing the modular exponentiation. It could be designed on VLSI hardware and used in IC cards.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제26권9호
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• pp.1055-1063
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• 1999

공개키 암호화 시스템에서 주된 연산은 512비트 이상의 큰 수에 의한 모듈러 지수 연산으로 표현되며, 이 연산은 내부적으로 모듈러 곱셈을 반복적으로 수행함으로써 계산된다. 본 논문에서는 Montgomery 알고리즘을 분석하여 right-to-left 방식의 모듈러 지수 연산에서 공통으로 계산 가능한 부분을 이용하여 모듈러 제곱과 모듈러 곱셈을 동시에 수행하는 선형 시스톨릭 어레이를 설계한다. 설계된 시스톨릭 어레이는 VLSI 칩과 같은 하드웨어로 구현함으로써 IC 카드나 smart 카드에 이용될 수 있다.Abstract The main operation of the public-key cryptographic system is represented the modular exponentiation containing 512 or more bits and computed by performing the repetitive modular multiplications. In this paper, we analyze Montgomery algorithm and design the linear systolic array for performing modular multiplication and modular squaring simultaneously using the computable part in common in right-to-left modular exponentiation. The systolic array presented in this paper could be designed on VLSI hardware and used in IC and smart card.

• 정보보호학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.73-92
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• 1997

모듈라 멱승 연산(M$^{E}$ modN)은 공개키 암호시스템에 있어서 가장 기본적이고 중요한 연산들 중 하나이다. 그런데 이는 512-비트 이상의 정수들과 같이 매우 큰 수들을 다루기 때문에, 수행속도가 느려서 빠른 연산 알고리즘을 필요로 한다. 모듈라 멱승 연산은 모듈라 곱셈의 반복 수행으로 이루어져있고, 이 때의 반복횟수는 지수(E)에 대한 덧셈사슬의 길이에 의해 결정된다. 따라서, 모듈라 멱승 연산을 빠르게 수행하기 위한 방법에는 두 가지가 있을 수 있다. 하나는 보다 짧은 덧셈사슬을 구함으로써 모듈라 곱셈의 반복횟수를 줄이는 것이고, 다른 하나는 각각의 모듈라 곱셈을 빠르게 수행하는 것이다. 본 논문에서는 하나의 덧셈사슬 휴리스틱과 두 개의 모듈라 곱셈 알고리즘들을 제안한다. 두개의 모듈라 곱셈 알고리즘들 중 하나는 서로 다른 두 수들 간의 모듈라 곱셈을 빠르게 수행하기 위한 것이고, 다른 하나는 모듈라 제곱을 빠르게 수행하기 위한 것이다. 본 논문에서 제안하는 덧셈사슬 휴리스틱은 기존의 알고리즘들보다 짧은 덧셈사슬을 찾을 수 있다. 본 논문에서 제안하는 모듈라 곱셈 알고리즘들은 기존의 알고리즘들 보다 1/2 이하의 단정도 곱셈만으로 모듈라 곱셈을 수행한다. 실제로 PC에서 구현하여 수행한 결과, 기존의 알고리즘들 중 가장 좋은 성능을 보이는 Montgomery 알고리즘에 비해 30~50%의 성능향상을 보인다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제18C권1호
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• pp.1-6
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• 2011

암호학의 암호 생성과 해독, 소수판별법의 성능은 대부분 $a^b$(mod n)의 모듈러 지수연산의 효율적 구현여부로 결정된다. 모듈러 지수연산법에는 표준 이진법이 최선의 선택으로 알려져 있다. 그러나 큰 자리수의 b에 대해서는 d-ary, (d=2,3,4,5,6)이 보다 효율적으로 적용된다. 본 논문에서는 $b{\equiv}0$(mod m), $2{\leq}m{\leq}16$인 경우 b를 m-진법으로 변환시켜 수행하는 방법과 m-진법 수행과정에서 결과 값이 1 또는 a가 발생하는 경우 곱셈 수행횟수를 획기적으로 줄이는 방법을 제안하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권7호
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• pp.2610-2630
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• 2021

The aim of this paper is to propose the alternative algorithm to finish the process in public key cryptography. In general, the proposed method can be selected to finish both of modular exponentiation and point multiplication. Although this method is not the best method in all cases, it may be the most efficient method when the condition responds well to this approach. Assuming that the binary system of the exponent or the multiplier is considered and it is divided into groups, the binary system is in excellent condition when the number of groups is small. Each group is generated from a number of 0 that is adjacent to each other. The main idea behind the proposed method is to convert the exponent or the multiplier as the subtraction between two integers. For these integers, it is impossible that the bit which is equal to 1 will be assigned in the same position. The experiment is split into two sections. The first section is an experiment to examine the modular exponentiation. The results demonstrate that the cost of completing the modular multiplication is decreased if the number of groups is very small. In tables 7 - 9, four modular multiplications are required when there is one group, although number of bits which are equal to 0 in each table is different. The second component is the experiment to examine the point multiplication process in Elliptic Curves Cryptography. The findings demonstrate that if the number of groups is small, the costs to compute point additions are low. In tables 10 - 12, assigning one group is appeared, number of point addition is one when the multiplier of a point is an even number. However, three-point additions are required when the multiplier is an odd number. As a result, the proposed method is an alternative way that should be used when the number of groups is minimal in order to save the costs.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.85-90
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• 2003

본 논문에서는 GF(2$^{m}$ ) 상에서 효율적인 공간 복잡도를 가진 LFSR(Linear Feedback Shift Register) 구조 기반의 모듈러 곱셈기를 제안한다. 먼저, 공개키 암호화 시스템의 기본 연산인 모듈러 지수승을 위한 지수승 알고리즘을 살펴보고 이를 위한 기본 구조를 제안한다. 특히, 본 논문은 이러한 지수기를 설계하기 위한 기녈 구조로서 효율적인 모듈러 곱셈기를 제안한다. 제안된 구조는 기약다항식으로 모든 계수가 1인 속성의 AOP(All One Polynomial)를 이용하며 구조복잡도 면에서 기존의 구조들보다 훨씬 효율적이다.

• ETRI Journal
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• 제30권6호
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• pp.818-825
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• 2008

This paper proposes an exponentiation method with Frobenius mappings. The main target is an exponentiation in an extension field. This idea can be applied for scalar multiplication of a rational point of an elliptic curve defined over an extension field. The proposed method is closely related to so-called interleaving exponentiation. Unlike interleaving exponentiation methods, it can carry out several exponentiations of the same base at once. This happens in some pairing-based applications. The efficiency of using Frobenius mappings for exponentiation in an extension field was well demonstrated by Avanzi and Mihailescu. Their exponentiation method efficiently decreases the number of multiplications by inversely using many Frobenius mappings. Compared to their method, although the number of multiplications needed for the proposed method increases about 20%, the number of Frobenius mappings becomes small. The proposed method is efficient for cases in which Frobenius mapping cannot be carried out quickly.