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NIST PQC Round 3 격자 기반 암호의 부채널 대응 기법 동향 분석 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.31 no.1, 2021년, pp.41 - 49  

송진교 (국민대학교 금융정보보안학과) ,  김영범 (국민대학교 금융정보보안학과) ,  곽유진 (국민대학교 정보보안암호수학과) ,  서석충 (국민대학교 정보보안암호수학과)

초록
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NIST(National Institute of Standards and Technology) 양자 내성 암호 표준화 사업이 3차 라운드에 접어들면서, 3라운드 후보자에 대한 실제 구현 결과 및 관심이 꾸준히 증가하고 있다. 3라운드 후보자 중 대부분(5/7)은 격자 기반 암호이며, 격자 기반 암호는 다른 기반의 양자 내성 암호보다 효율적인 연산 처리로 인해 제약적인 리소스를 가진 임베디드 환경에서도 적용이 가능한 장점이 존재한다. 그러나 특히 임베디드 환경에서는 암호 알고리즘이 동작 시 발생하는 추가적인 정보(전력, 전자파, 시간차, 오류주입 등)를 이용한 부채널 공격에 취약하다. 실제 다수의 연구가 양자 내성 암호의 부채널 공격에 대한 가능성을 제시하고 있다. 여전히 부채널 공격은 양자 내성 암호를 표준화하기 위해 상당한 장애물이며, 이에 대응하기 위해서는 구현 시 부채널 대응 기법이 적용되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 NIST PQC 3라운드 격자 기반 암호의 부채널 대응 방안에 대한 최신 동향을 분석한다, 또한 향후, NIST PQC 3라운드 격자 기반 암호의 연구 전망을 논의한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 NIST 3 Round 격자 기반 암호의 최근 부채널 대응기법에 대한 동향을 소개한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 본 논문에서는 격자 기반 암호의 부채널 취약점과 현재 NIST PQC 공모사업의 3 Round 격자 기반 암호에 대한 최신 부채널 대응기법에 대한 동향을 분석하였다. 격자 기반 암호의 부채널 취약점에서는 실제 타이밍 공격, 전력분석, 오류공격을 통해 비밀 값을 복구 하는 연구 동향을 분석하였다.
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참고문헌 (14)

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  3. L.G. Bruinderink, A.T. Hulsing, T. Lange, Y. Yarom, "Flush, Gauss, and Reload - A Cache Attack on the BLISS Lattice-Based Signature Scheme", CHES, 2016, pp 323-345. 

  4. D.J. Bernstein, "Cache-timing attacks on AES", Citeseer, 2005. 

  5. B.Y. SIM, J.H. Kwon, J.H. LEE, I.J. Kim, T.H. Lee, J.S. Han, H.J. Yoon, J.H. Cho, D.G. Han, "Single-Trace Attacks on Message Encoding in Lattice-Based KEMs", IEEE ACCESS, 2020, pp 183175-183191. 

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  8. P. Ravi, D.B. Roy, S. Bhasin, A. Chattopadhyay, D. Mukhopadhyay3, "Number "Not Used" Once - Practical fault attack on pqm4 implementation of NIST candidates", Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design (COSADE), 2019, pp 232-250 

  9. L.G. Bruinderink, P. Pessl, "Differential Fault Attacks on Deterministic Lattice Signatures", CHES, 2018, 21-43. 

  10. P. Ravi, D.B. Roy, S. Bhasin, A. Chattopadhyay, D. Mukhopadhyay3, "Number "Not Used" Once - Practical fault attack on pqm4 implementation of NIST candidates", Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design (COSADE), 2019, pp 232-250 

  11. A. Khalid, J. Howe, C. Rafferty, M. O'Neill, "Time-independent discrete Gaussian sampling for post-quantum cryptography", IEEE International Conference on Field-Programmable Technology (FPT), 2016. 

  12. A. Karmakar, S.S. Roy, O. Reparaz, F. Vercauteren, I. Verbauwhede, "Constant-Time Discrete Gaussian Sampling", IEEE TRANSATION ON COMPUTERS, VOL 67, 2018. 

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