경량 암호기술 표준인 ISO/IEC 29192-2에서 블록암호 표준으로 지정된 초경량 블록암호 알고리듬 PRESENT의 하드웨어 구현에 대해 기술한다. 암호 전용 코어와 암호/복호 기능을 갖는 두 종류의 PR80 크립토 코어를 80 비트의 마스터키를 지원하도록 설계하였다. 설계된 PR80 크립토 코어는 블록암호의 기본 ECB (electronic code book) 운영모드를 수행하며, 마스터키 재입력 없이 평문/암호문 블록들을 연속적으로 처리할 수 있도록 설계되었다. PR80 크립토 코어는 Verilog HDL을 사용하여 소프트 IP로 설계되었으며, Virtex5 FPGA에 구현하여 정상 동작함을 확인하였다. 설계된 코어를 $0.18{\mu}m$ 공정의 CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과, 암호 전용 코어와 암호/복호 코어는 각각 2,990 GE와 3,687 GE로 구현되어 적은 게이트를 필요로 하는 IoT 보안 응용분야에 적합하다. 암호 전용 코어와 암호/복호 코어의 최대 동작 주파수는 각각 500 MHz와 444 MHz로 평가되었다.
본 논문은 모바일 전자 상거래 환경에서 투자 신탁을 위한 MDIT(Mobile Digital Investment Trust) 에이전트 설계를 제안하고 또한 이 MDIT에서 모바일 전자 상거래 환경이 가지고 있는 기억 장치 용량, CPU 처리 속도 문제, 그리고 보안 강화 문제점을 해결하기 위해, 비밀키 암호 알고리즘인 3BC(Bit, Byte end Block Cypher)와 공개키 알고리즘인 F2mECC 설계를 제안한다. 특히, MDIT는 모바일 전자상거래에 투자 신탁의 개념을 도입한 은행 업무 보안 프로토콜로서 공개키 알고리즘인 ECC를 이용해 공유 비밀키를 생성한 후, 이 값을 공유 비밀키를 대칭키로 사용하는 블록 암호화 기법인 3BC에 사용하여, 보안 기능을 강화시키고, 처리속도를 감소시킨 MDIT 보안 에이전트를 구축하였다.
논문에서는 첫째, 기존의 단순 One-path XOR 방법보다 안전한 M ${\ast}$ N Puzzle 기법을 이용한 Key 전송방법을 제안한다. 둘째, 생성된 Puzzle은 서버에 저장하지 않으므로 기존의 시스템보다 보안성이 높은 방법을 제안한다. 셋째, 클라이언트에서 복호화 할 때 OTP와 함께 Puzzle을 복호화 하는 클라이언트 복호화 시스템을 제안한다. 넷째, M ${\ast}$ N Puzzle 기법과 OTP를 조합으로 보다 안전한 키 전송을 제안한다.
The basic requirements for conducting electronic commerce include confidentiality, integrity, authentication and authorization. Cryptographic algorithms, make possible use of powerful authentication and encryption methods. Cryptographic techniques offer essential types of services for electronic commerce : authentication, non-repudiation. The oldest form of key-based cryptography is called secret-key or symmetric encryption. Public-key systems offer some advantages. The public key pair can be rapidly distributed. We don't have to send a copy of your public key to all the respondents. Fast cryptographic algorithms for generating message digests are known as one-way hash function. In order to use public-key cryptography, we need to generate a public key and a private key. We could use e-mail to send public key to all the correspondents. A better, trusted way of distributing public keys is to use a certification authority. A certification authority will accept our public key, along with some proof of identity, and serve as a repository of digital certificates. The digital certificate acts like an electronic driver's license. The Korea government is trying to set up the Public Key Infrastructure for certificate authorities. Both governments and the international business community must involve archiving keys with trusted third parties within a key management infrastructure. The archived keys would be managed, secured by governments under due process of law and strict accountability. It is important that all the nations continue efforts to develop an escrowed key in frastructure based on voluntary use and international standards and agreements.
본 논문에서는 업무시스템 간 민감한 개인정보 전달을 위해 PKI기반 EAI 시스템을 설계, 구현하고 이에 대하여 기술한다. 이를 위해 업무시스템이 EAI 서버를 통해 안전하게 데이터를 연계하기 위해 EAI 특성에 맞는 키 교환 프로토콜을 제안한다. 키 교환을 위해서 전방향 안정성에 널리 사용되는 Diffie-Hellman기법을 적용하였으며, 키 교환 주체에 대한 인증 및 자료의 무결성을 위해 전자서명방식을 혼용한다. 또한 전체 EAI 시스템의 성능에 대한 영향을 최소화하기 위해 인증, 키 교환 및 암/복호화를 업무시스템에서만 이루어지도록 구성하고, EAI 서버는 단순히 연계통로로만 사용하도록 구성한다. 그리고 인증 및 암/복호 알고리즘은 국내표준을 준용할 수 있도록 EAI 시스템을 설계, 구현한다.
클라우드 스토리지에 민감한 데이터를 저장할 경우 평문상태의 데이터는 기밀성 문제가 발생하기 때문에 중복처리를 통한 스토리지 효율성 제공뿐만 아니라 데이터 암호화를 통한 기밀성 보장이 필요하다. 최근 네트워크 대역폭의 효율적인 사용을 위해 클라이언트 측 중복제거 기술이 주목을 받으면서 다양한 클라이언트 측 중복제거 기술들이 제안되었지만 아직까지 안전성에 대한 문제가 남아있다. 본 논문에서는 암호화를 통해 데이터의 기밀성을 보장하고 소유권 증명을 이용해 데이터 접근제어를 제공하여 신뢰할 수 없는 서버와 악의적인 사용자로부터 프라이버시를 보존할 수 있는 안전한 클라이언트 측 소스기반 중복제거 기술을 제안한다.
기존 블록 암호알고리즘은 평문과 키가 독립적이다. 또한 구조적인 특징을 이용하여 암/복호화를 수행한다. 이러한 특징은 해킹의 근거자료로 활용된다. 그러므로 제안된 혼합형 암호알고리즘은 외부환경은 기존과 동일하지만 내부적으로 평문과 키를 종속함수로 만들어 기존 블록암호알고리즘의 특징을 없애고자 하였다. 또한 인증처리에 대한 부하를 줄이기 위하여, 종속특징을 가진 인증 부가기능을 포함시켜 대칭형 암호알고리즘 활용을 증대시키고자 하였다. 제안된 혼합형 암호시스템을 칩 레벨로 구현하여 모의실험을 수행한 결과, 기존 시스템에 비하여 키 길이는 평문보다 작지만, 처리속도는 2배 높은 특징을 확인하였다.
데이터에 대한 불법적인 조작을 방지하기 위해 사용되는 암호 알고리즘은 공개키 암호와 대칭키 암호로 나누어진다. 공개키 암호는 대칭키 암호에 비하여 암호화와 복호화에 많은 시간이 소모되는 단점이 있으나 암호화와 복호화에 서로 다른 키를 사용하기 때문에 대칭키 암호에 비하여 키 관리와 배송이 쉬운 장점이 있다. 그리고 다양한 크기의 데이터를 입력으로 사용하여 항상 고정된 크기의 출력을 생성하는 해시 함수는 디지털 콘텐츠의 무결성 검증을 위해 매우 효과적으로 사용되고 있다. 본 논문에서는 디지털 영상의 변형 여부와 변형 위치를 검출하기 위해 RSA 공개키 암호와 해시 함수를 이용한 방법을 제안한다. 제안 방법에서는 전체 영상을 64×64 크기를 갖는 여러 개의 블록으로 나눈 후 각 블록에 대한 워터마크를 생성하여 해당 블록의 변형 여부를 확인한다. 그리고 블록 내에서 변형이 발생 된 화소는 4×4 크기를 갖는 여러 개의 서브 블록으로 분할하여 각각의 서브 블록에 대한 워터마크를 생성하여 검출한다. 제안방법의 안전성은 암호 알고리즘과 해시 함수의 안전성에 의존한다.
본 논문에서는 TEA, XTEA 및 XXTEA 암호 알고리즘을 통합한 병합 TEA 블록 암호 프로세서를 설계한다. TEA 암호 알고리즘이 처음 설계된 이후, 보안 결함을 보완하기 위해 XTEA와 XXTEA 암호 알고리즘이 설계되었다. 3가지 유형의 암호 알고리즘은 128비트의 매스터 키를 사용하며, 설계된 암호 프로세서는 TEA와 XTEA 암호 알고리즘은 64비트 단위로, XXTEA 암호 알고리즘은 32비트의 배수로 최대 256비트까지 가변 길이 메시지 블록에 대한 암·복호화를 수행하도록 구현하였다. 64비트 메시지 블록에 대한 최대 처리율은 137Mbps이며, 256비트 메시지에 대한 최대 처리율은 369Mbps이다. 본 논문에서 설계된 병합 TEA 블록 암호 IP는 경량 암호인 LEA 암호와 비교하여 면적 측면에서는 16%의 이득이 있다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서 IP는 스마트 카드, 인터넷뱅킹, 전자상거래 등과 같은 모바일 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.
Camellia 암호는 NTT사 및 미쓰비시 전자회사에서 공동으로 2000년도에 개발되었다. Camellia는 128비트 메시지 블록 크기와 128비트, 192비트 및 256비트 키(Key)에 대한 암호화 방식을 규정하고 있다. 본 논문은 키 스케줄용 레지스터 설정과 기존의 라운드 연산 블록을 통합한 수정된 라운드 연산 블록을 제안하였다. 키 생성과 라운드 연산에 필요한 총 16개의 ROM을 단지 4개의 이중포트 ROM만을 사용하여 구현하였다. 또한 메시지 버퍼를 제공하여 키 생성을 위한 KA와 KB 값이 도출되면 대기 시간없이 즉시 암호화나 복호화가 수행될 수 있도록 하였다. 제안한 Camellia 블록 암호 알고리즘을 Verilgo-HDL을 사용하고 설계하고, Virtex4 디바이스상에 구현하였으며, 최대 동작 주파수는 184.898MHz이다. 128비트 키 모드에서 최대 처리율은 1.183Gbps이며, 192비트 및 256비트 키 모드에서 최대 처리율은 876.5Mbps이다. 본 논문에서 설계된 암호 프로세서는 스마트 카드, 인터넷뱅킹, 전자상거래 및 위성 방송 등과 같은 분야의 보안 모듈로 응용이 가능할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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