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High Throughput을 위한 블록 암호 알고리즘 ARIA의 하드웨어 설계 및 구현
Hardware Design and Implementation of Block Encryption Algorithm ARIA for High Throughput 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.1, 2018년, pp.104 - 109  

유흥렬 (Dept. of Mechanical Facility Control Engineering, Korea University of Technology and Education) ,  이선종 (Dept. of Mechanical Facility Control Engineering, Korea University of Technology and Education) ,  손영득 (Dept. of Mechanical Facility Control Engineering, Korea University of Technology and Education)

초록
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본 논문에서는 국내 표준으로 제정된 ARIA 알고리즘을 High Throughput을 위한 하드웨어 구조를 제안하고 구현하였다. 치환 계층의 고속 처리를 위하여 ROM table 구성과 라운드 내부의 파이프라인 방식을 이용하며, 12 라운드를 확장된 구조로 설계하여 병렬 특성을 활용 가능한 설계 방법을 제안한다. 본 논문은 VHDL을 이용하여 RTL 레벨로 설계 되었으며, 합성 툴인 Synplify를 이용하였으며, 시뮬레이션을 위해 ModelSim을 이용하였다. 본 논문에서 제시한 하드웨어 구조는 Xilinx VertxeE Series 디바이스를 이용하였으며 68.3 MHz의 주파수 및 674Mbps의 Throughput을 나타낸다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a hardware design for the block encryption algorithm of ARIA which is used for standard in Korea. It presents a hardware-efficient design to increase the throughput for the ARIA algorithm using a high-speed pipeline architecture. We have used ROM for the S-box implementation. Thi...

주제어

#ARIA   #Block Encryption Algorithm   #Hardware   #Pipeline   #VHDL  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 파이프라인 구조의 내부 라운드 함수, S-BOX의 Lookup table 구현 그리고 전체라운드의 확장된 구조로 클럭 속도의 향상과 병렬 처리가 가능하게 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대칭키 암호 방식의 장점은? 대칭키 암호 방식은 변환하는 방법에 따라 블록 암호 알고리즘과 스트림 암호 알고리즘으로 구분되며, 많은 정보기술과 상호 운용이 쉽고 데이터 처리량도 강력한 장점을 갖는다. 블록 암호 알고리즘은 고정된 크기의 입력 블록을 고정된 크기의 출력 블록으로 변형하는 암호 알고리즘으로 출력블록의 각 비트는 입력 블록과 키의 모든 비트의영향을 받아 결정된다.
대칭키 암호 방식은 어떻게 구분되는가? 대칭키 암호 방식은 변환하는 방법에 따라 블록 암호 알고리즘과 스트림 암호 알고리즘으로 구분되며, 많은 정보기술과 상호 운용이 쉽고 데이터 처리량도 강력한 장점을 갖는다. 블록 암호 알고리즘은 고정된 크기의 입력 블록을 고정된 크기의 출력 블록으로 변형하는 암호 알고리즘으로 출력블록의 각 비트는 입력 블록과 키의 모든 비트의영향을 받아 결정된다.
On-the-fly 방식의 단점은? 첫 번째 방법인 On-the-fly 방식은 하드웨어의 복잡도를 줄이는데 목적이 있다. 그러나 이러한 접근은 암·복호화 시 임계 경로(Critical Path) 지연 시간을 증가시킨다. ROM에 S-box의 값을 저장하는 접근은 암·복호화 시 임계 경로 지연을 감소시키는데 목적이 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Martin P.J. and Kratz, Information systems security, Van Nostrand Reinhold, 1993 

  2. Telecommunication Technology Associate, 128-bits Block Encryption Algorithm (SEED), Jun. 1999. 

  3. http://www.nsri.re.kr/ARIA, National Security Research Institute ,ARIA Algorithm Specification 

  4. H.R.Yoo, B.S.Chea, K.Y. Kim, Y.B.Cho, "Hardware Design and Implementation for SEED Cipher Processor of Dynamic Scheduling Architecture," IDEC(IC Design Education Center , 2003. 

  5. C.E.Shanon. Communication Theory of Secrecy System. Bell System Technical Journal , vol.30, pp.50-64, 1951. 

    상세보기 crossref

  6. KESHAB K. PARHI, VLSI Digital Signal Processing, JOHN WILEY & SONS,INC, 1999. 

  7. D.H. Youn, Modrn CRYTOGRAPHY, Green, 2004. 

  8. Y.C. Kim, Y.M. Jung, J.H.Cho, Y.S. Hong Reunong, VHDL for digital design , Hg Science Publisher, 2001 

  9. J.S. Park, Y.S Yun, Y.D Kim, "Design and Implementation of ARIA Cryptic Algorithm," The Institute of Electronics Engineers of Korea., vo. 42, no. 4, pp 29-36, 2005. 

  10. K.B.Kim, K.W.Shin, "A Unified ARIA-AES Cryptographic Processor Supporting Four Modes of Operation and 128/256-bit Key Lengths, " Journal of the Korea Institute of Information and Comm., vol. 21, no. 4, pp 795-803, 2017. DOI:10.6109/jkiice.2017.21.4.795 

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