• ETRI Journal
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• 제43권6호
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• pp.1113-1129
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• 2021

Lightweight ciphers are increasingly employed in cryptography because of the high demand for secure data transmission in wireless sensor network, embedded devices, and Internet of Things. The PRESENT algorithm as an ultralightweight block cipher provides better solution for secure hardware cryptography with low power consumption and minimum resource. This study generates the key using key rotation and substitution method, which contains key rotation, key switching, and binary-coded decimal-based key generation used in image encryption. The key rotation and substitution-based PRESENT architecture is proposed to increase security level for data stream and randomness in cipher through providing high resistance to attacks. Lookup table is used to design the key scheduling module, thus reducing the area of architecture. Field-programmable gate array (FPGA) performances are evaluated for the proposed and conventional methods. In Virtex 6 device, the proposed key rotation and substitution PRESENT architecture occupied 72 lookup tables, 65 flip flops, and 35 slices which are comparably less to the existing architecture.

• 정보보호학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.99-107
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• 2005

ARIA는 128비트 블록 암호 알고리즘으로 128, 192, 256 비트 암호키를 사용한다. 또한 SPN (Substitution and Permutation encryption Network) 구조와 Involution 이진 행렬을 사용하여 초경량 환경 및 하드웨어 구현에 최적으로 개발되었다. 본 논문에서는 실제 스마트카드에 부주의한 ARIA 구현이 차분 전력 분석 공격 (Differential Power Analysis)에 취약함을 널이고자 한다. ARIA에 적용된 공격시점은 S-box 출력에 대한 소비 전력이며 이는 매우 현실적이며 위협적이다. 또한 두 개의 라운드 키만을 이용하여 ARIA의 master key (MK)를 얻을 수 있다.

• 융합보안논문지
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• 제22권3호
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• pp.33-39
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• 2022

최근 정보시스템 인프라에 대한 사이버 공격이 증가하면서 사용자 인증 기능이 무력화되는 현상이 지속적으로 발생하고 있다. 정보시스템에 내재된 보안 취약성은 날로 증가하고 있으며 이에 따라 정보시스템에 암호화 기술을 적용해야 할 필요성이 더욱 증대되고 있다. 본 연구는 초보자가 이해하고 적용하기 쉽지 않은 암호화 알고리즘의 업무현장 적용을 지원하기 위해 대칭키 알고리즘에 사용되는 한 원리인 Substitution Cipher Practice Model을 개발하여 제안한다. 이는 Vigenere Cipher라는알파벳 텍스트를 암호화 프로세스에 활용하는 방법이며 비교적 단순한 형태의 다중 알파벳이 암호화 업무용 프로그램으로 개발이 가능함을 보여준다. 본 연구에서 제안하는 암호화 응용 시스템은 단순한 형태의 다중 알파벳 대체 방법을 활용하여 암호화 테이블 생성, 암호화, 복호화의 3단계를 프레임워크로 통합한 응용 모델을 제시하는 것이다. 제안한 연구는 실험을 위해 통합 프로그램을 코딩하여 테이블 생성, 암호화 및 복호화의 세 단계 테스트를 진행했다. 이 연구 결과는 비교적 간단한 대체방법을 사용한 암호화 복호화가 광역네트워크 환경에서 실무에서 활용 가능함을 보여주고 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.430-432
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• 2015

80/128-비트의 마스터키를 지원하는 초경량 블록암호 PRESENT-80/128의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. PRESENT 알고리듬은 SPN (substitution and permutation network)을 기반으로 하며 31번의 라운드 변환을 갖는다. 64-비트 데이터 패스를 갖는 단일 라운드 변환 회로를 이용하여 31번의 라운드가 반복처리 되도록 하였으며, 암호화/복호화 회로가 공유되도록 설계하였다. Verilog HDL로 설계된 PRESENT 프로세서를 Virtex5 XC5VSX-95T FPGA로 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 최대 275 Mhz 클록으로 동작하여 550 Mbps의 성능을 갖는 것으로 예측되었다.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제39권5_6호
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• pp.859-882
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• 2021

In the proposed paper, a new algorithm based on Nonlinear Feedback Shift Register (NLFSR) and modified RC4A (Rivest Cipher 4A) cipher is introduced. NLFSR is used for image pixel scrambling while modified RC4A algorithm is used for pixel substitution. NLFSR used in this algorithm is of order 27 with maximum period 2^27-1 which was found using Field Programmable Gate Arrays (FPGA), a searching method. Modified RC4A algorithm is the modification of RC4A and is modified by introducing non-linear rotation operator in the Key Scheduling Algorithm (KSA) of RC4A cipher. Analysis of occlusion attack (up to 62.5% pixels), noise (salt and pepper, Poisson) attack and key sensitivity are performed to assess the concreteness of the proposed method. Also, some statistical and security analyses are evaluated on various images of different size to empirically assess the robustness of the proposed scheme.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.171-179
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• 2011

블록 암호는 Feistel 구조와 SPN 구조로 나눌 수 있다. Feistel 구조는 암호 및 복호 알고리즘이 같은 구조이고, SPN 구조는 암호 및 복호 알고리즘이 다르다. SPN 구조에서의 암호 및 복호 라운드 함수는 키 합산층과 S-박스에 의하여 혼돈을 수행하는 치환층 및 확산층의 세 단계로 구성된다. AES, ARIA 등 많은 SPN 구조에서 8 비트 S-박스를 사용하므로 Square 공격, 부메랑 공격, 불능 차분 공격 등이 유효하다. 본 논문에서는 암호와 복호 과정이 동일한 SPN 구조 블록 암호 알고리즘을 제안한다. SPN 구조 전체를 짝수인 N 라운드로 구성하고 1 라운드부터 N/2 라운드까지는 정함수를 적용하고, (N/2)+1 라운드부터 N 라운드까지는 역함수를 적용한다. 또한 정함수단과 역함수단 사이에 대칭 블록을 구성하는 대칭단을 삽입한다. 대칭단은 간단한 비트 슬라이스 대합 S-박스로 구성한다. 비트 슬라이스 대합 S-박스는 Square 공격, 부메랑 공격, 불능 차분 공격 등의 공격을 어렵게 한다. 본 논문에서 제안한 SPN 블록 암호는 제한적 하드웨어 및 소프트웨어 환경인 스마트카드와 전자칩이 내장된 태그와 같은 RFID 환경에서 안전하고 효율적인 암호 시스템을 구성할 수 있다.

• 한국컴퓨터산업학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.39-46
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• 2008

본 논문은 plaintext 및 image encryption을 위해 암호화의 원리를 이론적으로 고찰하였다. 암호화 방법에 있어서 과거 암호화 방법은 단순히 문자를 치환(permutation cipher 또는 transposition cipher) 하거나 이동하는 방법으로 이용되어 왔으나, 현재는 key stream generator를 이용하는 방식이 이용되고 있다. 즉 평문에 key를 생성하여 암호 및 해독한다. 즉 key를 생성하는 방법에 따라서 암호화의 체계가 달라지는 것이다. 따라서 본 논문에서는 암호화의 원리 및 도구를 고찰하고, 대표적으로, XOR 연산자 및 key stream generator 가정하에서 암호화 원리를 고찰하였다.

• Computers and Concrete
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• 제34권1호
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• pp.79-91
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• 2024

In symmetric cryptography, a cryptographically secure Substitution-Box (S-Box) is a key component of a block cipher. S-Box adds a confusion layer in block ciphers that provide resistance against well-known attacks. The generation of a cryptographically secure S-Box depends upon its generation mechanism. In this paper, we propose a novel framework for the construction of cryptographically secure S-Boxes. This framework uses a combination of linear fractional transformation and permutation functions. S-Boxes security is analyzed against well-known security criteria that include nonlinearity, bijectiveness, strict avalanche and bits independence criteria, linear and differential approximation probability. The S-Boxes can be used in the encryption of any grayscale digital images. The encrypted images are analyzed against well-known image analysis criteria that include pixel changing rates, correlation, entropy, and average change of intensity. The analysis of the encrypted image shows that our image encryption scheme is secure.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제25권6호
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• pp.1419-1429
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• 2014

본 논문에서는 1977년 미국 국립기술표준원이 FIPS (연방정보처리기준; federal information processing standard) 46으로 공표한 암호화 표준인 현대 대칭키 블록 암호 DES (data encryption standard)의 암호화 전 과정에 대하여 엑셀 매크로 기능을 활용하여 암호화와 복호화에 사용할 수 있는 매크로를 개발하였다. 평문과 암호문과의 관계를 숨기는 확산과 암호문과 암호 키 사이의 관계를 숨기는 혼돈을 반복하는 라운드는 DES 구조의 핵심이다. 평문을 암호화 하는 DES 구조를 살펴보고 엑셀 매크로기능을 이용하여 암호화를 완성하는 매크로의 구현을 제안하고 개발된 매크로의 정확성과 활용성을 서술하였다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제23권6호
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• pp.1203-1212
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• 2012

본 논문에서는 1977년 미국 국립기술표준원이 연방정보처리기준 46으로 공표한 암호화 표준인 현대 대칭키 블록 암호 DES (data encryption standard)의 라운드 키 생성기에 대한 엑셀 매크로 기능을 활용한 라운드 키 생성을 개발하였다. 평문과 암호문과의 관계를 숨기는 확산과 암호문과 암호 키 사이의 관계를 숨기는 혼돈을 반복하는 라운드의 반복으로 평문을 암호화 하는 DES의 설명과 라운드 키 생성 알고리즘을 소개하고 이를 엑셀 매크로기능을 이용하여 라운드 키를 구현하는 생성개발을 제안하고 개발된 매크로의 정확성과 활용성을 서술하였다.