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블록암호화 알고리듬 KASUMI의 하드웨어 설계 및 응용
Hardware Design and Application of Block-cipher Algorithm KASUMI 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.15 no.1, 2011년, pp.63 - 70  

최현준 (안양대학교 정보통신공학과) ,  서영호 (광운대학교 실감미디어 연구소) ,  문성식 (한국폴리텍II대학 컴퓨터응용기계과) ,  김동욱 (광운대학교 실감미디어 연구소)

초록
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본 논문에서는 KASUMI 암호화 알고리즘을 하드웨어로 구현하였다. 이는 ASIC이나 코어-기반 설계와 같은 여러 응용분야에 적합하도록 범용적으로 구현하였다. 또한 기밀성 알고리즘과 무결성 알고리즘을 모두 수행할 수 있도록 설계하였으며, 파이프라인 구조를 사용하여 높은 동작 주파수에서도 구동될 수 있도록 하였다. 본 논문에서 설계한 하드웨어를 Altera사의 EPXA10F1020C1을 타겟으로 구현한 결과 최대 동작 주파수 36.35MHz에서 안정적으로 동작함을 확인하였다. 따라서 구현된 하드웨어는 현재 중요한 문제로 대두되고 있는 종단간(end-to-end) 보안에 대한 좋은 해결책으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we are implemented the kasumi cipher algorithm by hardware. In this work, kasumi was designed technology-independently for application such as ASIC or core-based design. The hardware is implemented to be able to calculate both confidentiality and integrity algorithm, and a pipelined K...

주제어

#하드웨어 설계   #블록 암호화   #암호화 시스템   #카츠미  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 UMTS(universal mobile telecommunication system) 핵심망에 기반한 비동기방식의 무선 접속 기술을 바탕으로한 시스템의 보안 구조에서 기밀성과 무결성을 제공하는 KASUMI 암호화 알고리즘을 FPGA를 기반으로 하드웨어로 설계하였다. 또한 구현결과를 영상 데이터에 적용하여 다양한 응용분야의 가능성을 살펴보았다. 설계한 하드웨어는 부가적인 소프트웨어나 하드웨어가 없이 암호화와 복호화를 단일 칩에서 수행할 수 있도록 하였고, 면적의 효율성을 높여 FPGA에 성공적으로 사상되었다.
  • 본 논문에서는 UMTS(universal mobile telecommunication system) 핵심망에 기반한 비동기방식의 무선 접속 기술을 바탕으로한 시스템의 보안 구조에서 기밀성과 무결성을 제공하는 KASUMI 암호화 알고리즘의 하드웨어 구현결과를 보인다. 또한 구현결과를 영상데이터에 적용하여 응용 가능성을 살펴보았다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 본 논문에서 구현한 KASUMI 암호화 알고리즘의 구현결과를 영상데이터에 적용하여 다양한 응용 가능성을 살펴보았다. 적용한 기법은 영상데이터의 일부분을 KASUMI 알고리즘을 이용해 은닉하는 것이다.
  • 본 논문에서는 UMTS(universal mobile telecommunication system) 핵심망에 기반한 비동기방식의 무선 접속 기술을 바탕으로한 시스템의 보안 구조에서 기밀성과 무결성을 제공하는 KASUMI 암호화 알고리즘의 하드웨어 구현결과를 보인다. 또한 구현결과를 영상데이터에 적용하여 응용 가능성을 살펴보았다.
  • 영상정보를 숨기는 작업은 영상정보가 전송되는 동안 허락되지 않은 사람이 영상정보를 포획하여 그 영상의 내용을 파악하거나 다시 사용하지 못하게 하는 것이 목적이다. 따라서 암호화 결과 영상을 인식하지 못하거나 영상을 다시 사용하지 못할 정도로 왜곡된다면 반드시 영상전체를 암호화할 필요는 없다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
넓은 의미에서 암호화 알고리즘이란? 넓은 의미에서 암호화 알고리즘이란 비밀성 및 인증을 제공하기 위한 암호학적 알고리즘을 통칭하는 것으로서 암호화 알고리즘, 전자서명 알고리즘, 해쉬 알고리즘 및메시지 인증알고리즘 등이여기에 속한다. 그러나 본 논문에서는 비밀성 기능을 제공하는 알고리즘으로 국한시켜 좁은 의미인 암호알고리즘을 암호화 알고리즘이라 한다.
암호화 알고리즘은 어떻게 나뉘는가? 일반적으로 암호화 알고리즘은 암호화와 복호화에 서로 다른 연관된 키의 쌍을 사용하는 공개키 암호화 알고리즘(public key algorithm)과 암호화와 복호화 키가 동일한 대칭키 암호화 알고리즘(symmetric key algorithm) 으로 나뉜다. 대칭키 암호화 알고리즘은 다시 의사난수생성기 등을 이용해 생성된 키 스트림을 명문 스트림과 XOR을 하는 스트림 암호화와 평문을 일정한 크기의 블록으로 나누어 각 블록을 암호화하는 블록암호로 나눌 수 있다.
KASUMI 암호화 알고리즘은 무엇에 대해 동작하고, 어떤 키 값을 갖는가? 기본 구조를 그림 2에서 보이고 있다[4,5]. 이는 64비트 입력 데이터 블록에 대해 동작하고 128비트 키 값을 갖는다. KASUMI 알고리즘에 들어가는 입력 데이터는 각각 32비트 길이를 가지는L0와RO로 나뉜다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (8)

  1. 정보통신 중점기술 표준화로드맵 Ver.2010, 한국정보통신기술협회, 2009년 12월 

  2. SW시장 분석, "국내 정보보호 시장 동향과 전망", KIPA, 2008년 1월 

  3. 하준수, 최현준, 서영호, 김동욱, "암호화 알고리즘 ARIA의 FPGA기반 하드웨어 구현", 한국해양정보 통신학회 논문지, 제 10권 제 7호, pp. 1237-1245, 2006년 7월 

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  4. 최용제, 김호원, 김무섭, 정교일, "IMT-2000 시스템을 위한 기밀성 및 무결성 하드웨어 구현", 한국통신학회논문지, 제 27권 제 11호, pp. 1028-1038, 2002년 11월 

  5. 서영호, 박성호, 최성수, 정용진, 김동욱, "네트워크보안을 위한 다중모드 블록암호시스템의 설계", 한국통신학회 논문지, 제 28권 제 11C호, pp. 1077- 1087, 2003년 11월 

  6. IMT2000 3GPP-보안-비밀성과 무결성 알고리즘 명세, TTA, 2000년 12월 

  7. 서영호, Sujit Dey, 김동욱, "웨이블릿 영역에서의 선택적 부분 영상 암호화", 한국통신학회 논문지, 제 28권 제6C호, pp. 648-658, 2003년 6월 

  8. 서영호, 최현준, 김동욱, "이산 웨이블릿 패킷 변환을 이용한 디지털 홀로그램의 암호화 ", 한국통신학회 논문지, 제 33권 제 11호, pp. 905-916, 2008년 11월 

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