초록

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이동통신의 지속적인 발달은 사용자들에게 많은 편리성을 제공해주고 있다. 이와 반면에, 이동통신의 개방성은 무선공격에 심각하게 노출되어 있으며, 안전한 통신을 위해 이동통신망의 보안은 필수적이다. 본 논문서는 이동통신상에 전송되는 데이터를 보다 안전하게 보호하기 위한 메커니즘으로서 스트림 암호알고리즘에 두개의 S박스를 사용하고, 두 개의 S박스 사용에 따른 메커니즘을 제안한다. 먼저, DES의 각 S박스에 대한 랜덤성을 테스트하여 랜덤특성이 좋은 두개의 S박스를 고찰한다. 두 개의 S박스는 제안하는 메커니즘에 따라 스트림 암호알고리즘에 적용하며, 이 때 두개의 S박스는 비트가 0이면 S박스를 통과하고, 1이면 통과하지 않는 메커니즘을 사용한다. 이에 대한 실험은 기존 모델과의 비교분석을 통해 제안한 모델의 효율성을 증명한다.

이동통신의 지속적인 발달은 사용자들에게 많은 편리성을 제공해주고 있다. 이와 반면에, 이동통신의 개방성은 무선공격에 심각하게 노출되어 있으며, 안전한 통신을 위해 이동통신망의 보안은 필수적이다. 본 논문서는 이동통신상에 전송되는 데이터를 보다 안전하게 보호하기 위한 메커니즘으로서 스트림 암호알고리즘에 두개의 S박스를 사용하고, 두 개의 S박스 사용에 따른 메커니즘을 제안한다. 먼저, DES의 각 S박스에 대한 랜덤성을 테스트하여 랜덤특성이 좋은 두개의 S박스를 고찰한다. 두 개의 S박스는 제안하는 메커니즘에 따라 스트림 암호알고리즘에 적용하며, 이 때 두개의 S박스는 비트가 0이면 S박스를 통과하고, 1이면 통과하지 않는 메커니즘을 사용한다. 이에 대한 실험은 기존 모델과의 비교분석을 통해 제안한 모델의 효율성을 증명한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• [[21]] [3]. 본 고에서는 무선상의 데이터를 보다 안전하게 전 송하기 위해 餐W 암호방식에서 주로 사용하는 비선형 함수인 S 박스를 변형하여 스트림 앙호알고리즘에 적용하는 메커니즘을 제안한다. 본 논문의 구성은 2장에서 스트림 암호의 기본 개념 욽 설명하고, 3장에서는 기존의 스트림 암호 알고리즘에 변형된 형태의 S 박스 誓 적용하기 위한 개 目과 구조, 그리고 그에 따른 메커니즘을 설명한다.
• 본 고에서는 불안전한 기존의 스트림 암호 알고리즘을 보다 안전하게 구성하기 위한 메커니즘으로서 뵬록 암호방식에서 주로 사용한 비선형항수인 S박스의 사용을 제안하였다. 제안모델에서 사용하는 S 박스는 8개 S 박스 중 랜덤 성 테스트룰 거쳐 상대적으로 좋은 랜덤 성울 가지는 두 개의 S 박스만을 사용하여 이동 통신상의 특징인 작은 메모리와 낮은 계산율에 의한 연산의 효율성을 이루고자 하였다.

제안 방법

• [1단?!]비밀키와 프레임 번至룔 입력으로 받아 기존의 스트림 암호 알고리즘인 A5률 수행하여 키수열을 생성한다.
• 그래서, 제안모델에서는。과 1의 모든 비트에 S박스률 통과하지 않고, 0인 경우에만 S박스릁 통과 人 I 키는 간단한 메커니즘을 사용하여 데이터를 보다 안전하게 암호화하고자 한다. 본 고에서 제안한 메커니즘은 비트가 O(Zwo)일째만 두 개(Two)의 S박스(S-box)룔 통과시킨다는 의미로서 Zero, Two, S-box의 첫글자률 따라 ZTS 모델이라 칭 하기로 한다
• 본 고에서는 불안전한 기존의 스트림 암호 알고리즘을 보다 안전하게 구성하기 위한 메커니즘으로서 뵬록 암호방식에서 주로 사용한 비선형항수인 S박스의 사용을 제안하였다. 제안모델에서 사용하는 S 박스는 8개 S 박스 중 랜덤 성 테스트룰 거쳐 상대적으로 좋은 랜덤 성울 가지는 두 개의 S 박스만을 사용하여 이동 통신상의 특징인 작은 메모리와 낮은 계산율에 의한 연산의 효율성을 이루고자 하였다. 또한, 이 S 박스의 사용은 비트가 。인 경우에만 S 박스를 사용하고 1인 경우는 S박스표 사용하지 않고 기존방식대로 암호화하는 간단한 메커니즘에 의해 전체 알고리즘의 랜덤 툑성과 상관 특성의 향상을 이루었다.
• S 박스 안의 임의의 춯력값을 저장하는 변수는 SLOt〃■이다. 제안한 모델의 S 박스 통과과정은 S 박스의 입 력읗 고려하여 DES의 S 박스 입력 비트인 6비트로하여 S 박스 是 答과 하고 이를 통과한 출력은 평문과 XOR> 수행한다. 이러한 방법으로 모든 동작절차褰 통과한 출력 비트는 다음과 같은 간단한 수식으로 나타낼 수 있다.

대상 데이터

• 묜 절에서는 제안모델이 기존모델보다 더 높은 랜덤 성을 실제로 제공하는지 養 테스트한다, 실험환경은 UltraSPAC-ll 400MHz(두 개)의 CPU와 2048M의 메모리, 디스는 8G(7개)인 Sun Enterprise 3500에서 실험하였고, 사용한 언어는 C 언어이다. 각 출력 수열의 랜덤 성 테스트는 Ent 의사냔수 테스트 프로그램(Pseudorandom Number Sequence Test ProgramJB 사용하였고[7L 각 실험에 사용한 비트는 약 30500베트이다.

데이터처리

• 묜 절에서는 제안모델이 기존모델보다 더 높은 랜덤 성을 실제로 제공하는지 養 테스트한다, 실험환경은 UltraSPAC-ll 400MHz(두 개)의 CPU와 2048M의 메모리, 디스는 8G(7개)인 Sun Enterprise 3500에서 실험하였고, 사용한 언어는 C 언어이다. 각 출력 수열의 랜덤 성 테스트는 Ent 의사냔수 테스트 프로그램(Pseudorandom Number Sequence Test ProgramJB 사용하였고[7L 각 실험에 사용한 비트는 약 30500베트이다.
• 본 절에서는 기존모델과 제안모폘, 그리고 비트가 0과 1인 모든 경우에 S박스츠 통과시키는 S 박스 모델에 대한 실험 결과 폴 비교'분석한다. 그림 4에서 보는 것처럼, 기존모델은 56.

이론/모형

• 다음은 [3단계] 에서 생성된 비트가 0인 경우, S 박스 통과단계로서 S 박스 臺 사용하기 위해 행과 열읗 결정하는 S 박스 행열 메커 니즘울 설명한다. S 박스 통과단계는 본 고에서 사용하는, 박스가 DES의 S 박스이기 때문에 DES의 S 박스 행열 방법에 따라 6개의 입력비트룔 사용한다. 또한, DES는 S( bi $4 bQ의 여섯 개 입력 비트 중 첫 번째 입력 비트인 b0와 여싯 번째 비트인 £>5로 행울 결정하고, 나머지 bi 白2 ^3 & 4의 4개 비트로 열 율 결정한다.

성능/효과

• 좋은 랜덤 툑성을 가진다는 것은 스트림 암호 알고리즘에서 큰 관건이 되는 중요한 기준 중의 하나로서 제안모뎋이 기존도뎰보다 더 향상된 랜덤 특성 올 가진다는 것은 춯력결과값에 랜덤 성 01 향상돤 만큼 더 좋은 랜덤흑성이 나타난다는 것 율 의미하기 해 문에 출력 결과가가 그만큼 난수에 더 가깝다는 것이고, 출력 결과로부터 입력이나 키 값 旨 异추하기가 어렵다뇬 것이다. 二1래서, 제안 모델은 기존모덿보다 더 좋은 랜덤륵성을 나타냄으로 用 전송되는 테이터를 더 안전하게 보호한다고 말할 수 있다.
• 제안모뎰의 直器성에 대한 검 중은 4장의 림 4와 5餐 통해 기존모델, 제안모델, S 박스 모델을 비교분석함으로研 제한 모델 이 가장 좋은 모덽이라는 것을 알 수 있었고, S 박스 모델과 제안모델의 비교를 통해서는 비트가 0인 경우에만 S박스률 통과시키는 간단한 메커니즘의 사용이 전체 알고리즁의 랜덤특성과 상관톡성에 많은 영향을 미치는 것을 확인하여 비트가 0인경 우에만 S 박스 養 사용하는 메쿼니즘의 書윺성을 증명하였다. 결 과적으로, 제안모델은 비트가 0인 경우에만 두 개의 S박스률 순서대로 통과 人 I 키는 간단한 메커니즘에 의해서 이동 害 신상에 전솜되는 데이터를 보다 안전하게 보호할 수 있다고 말할 수 있다.
• 횟수 비교에서는, 127번의 모든 실험에서 제안모델이 기존 모델보다 더 높은 랜덤값읗 춯력하기 때문에 arithmetic mean의 정의에 따라 제안모델이 기존모델보다 더 좋은 랜덤톡성울 가지는 것을 알 수 있다. 그다음으로는 S 박스 모델이 기존모델보다 더 좋은 랜덤쁙성율 가지지만 랜덤 값에 많은 변화가 없 음율 알 수 있고, 결과적으로, 비트가 0인 경우에만 S박스룔 통과시키는 메커니즘이 전체적인 알고리쥼의 랜덤 성을 향상 시 키는 것으로 나타나 제안모델의 효율성을 중명한다. 좋은 랜덤 툑성을 가진다는 것은 스트림 암호 알고리즘에서 큰 관건이 되는 중요한 기준 중의 하나로서 제안모뎋이 기존도뎰보다 더 향상된 랜덤 특성 올 가진다는 것은 춯력결과값에 랜덤 성 01 향상돤 만큼 더 좋은 랜덤흑성이 나타난다는 것 율 의미하기 해 문에 출력 결과가가 그만큼 난수에 더 가깝다는 것이고, 출력 결과로부터 입력이나 키 값 旨 异추하기가 어렵다뇬 것이다.
• 5에 더 멀기 때문에 랜덤 성이 더 나쁘다는 것읗 앟 수 있고, 반대로 다른 S 박스들에 비해 가장 높은 값을 蓍력한 S8 박스는 상대적으로 더 좋은 랜덤 성몰 가진다는 것을 의미한다. 두 박스에 대한 횟수의 비교는 127번의 각 실험에서 S80I S4보다 112번 더 높은 값을 출력하고, S80I S2보 다는 126번 더 높은 값을 출력하여 각 횟수의 田교에서 S80I 가장 좋은 랜덤톡성읋 가진다. S4와 S2의 비교에서는 S2가 S4보다 67번 더 좋은 랜덤 특성을 나타내어 큰 차이 없이 비슷한 랜덤특성뭏 나타내었다.
• 본 절에서는 DES의 8개 S 박스에 대한 실험결과룔 핟께 보임으로써 제안모델에서 사용하는 두 개의 S 박스가 상대적으로 더 좋은 랜덤 성을 가진다는 것을 중명한다.
• S4와 S2의 비교에서는 S2가 S4보다 67번 더 좋은 랜덤 특성을 나타내어 큰 차이 없이 비슷한 랜덤특성뭏 나타내었다. 실험 결과, 8개 S 박스 중 상대적으로 더 좋은 랜덤 성을 가지뉸 S8과 S2룔 사용하여, 제안고델와 S 박스 警과 단계에서 사용했기 해 문에 더 나쁜 랜덤 성을 가지는 다是 S막스롤 사용한 것보다 제안모델에 더 좋은 랜덤 성을 제공한다는 것을 알 수 있으며, 본 고에서 다른 S 박스가 아닌 S8과 S2의 사용근거 養 제시한다.
• 제안모뎰의 直器성에 대한 검 중은 4장의 림 4와 5餐 통해 기존모델, 제안모델, S 박스 모델을 비교분석함으로研 제한 모델 이 가장 좋은 모덽이라는 것을 알 수 있었고, S 박스 모델과 제안모델의 비교를 통해서는 비트가 0인 경우에만 S박스률 통과시키는 간단한 메커니즘의 사용이 전체 알고리즁의 랜덤특성과 상관톡성에 많은 영향을 미치는 것을 확인하여 비트가 0인경 우에만 S 박스 養 사용하는 메쿼니즘의 書윺성을 증명하였다. 결 과적으로, 제안모델은 비트가 0인 경우에만 두 개의 S박스률 순서대로 통과 人 I 키는 간단한 메커니즘에 의해서 이동 害 신상에 전솜되는 데이터를 보다 안전하게 보호할 수 있다고 말할 수 있다.
• 결과적으로, serial correlation 정의에 따라 제안모델이 기존오델보다 。에 훹씬 더 가깝기 때문에 제안모델이 기존모델보다 더 좋은 상관 특성을 가진다고 말할 수 있으며, S 박스 모델이 가장 나쁜 상관 특성을 나타내는 것읆 알 수 있다. 좋은 상관 특성은 상관 특성의 정의에 따라 그만큼 각 바이트듷간의 관계성이 적기 패운에 상관 공격에 더 강하다는 것울 의미하여, 상관 공격에 가장 좋은 모델은 제안모델이라는 사싦을 증명하였다.
• 대의 랜덤 값을 출력하였다. 횟수 비교에서는, 127번의 모든 실험에서 제안모델이 기존 모델보다 더 높은 랜덤값읗 춯력하기 때문에 arithmetic mean의 정의에 따라 제안모델이 기존모델보다 더 좋은 랜덤톡성울 가지는 것을 알 수 있다. 그다음으로는 S 박스 모델이 기존모델보다 더 좋은 랜덤쁙성율 가지지만 랜덤 값에 많은 변화가 없 음율 알 수 있고, 결과적으로, 비트가 0인 경우에만 S박스룔 통과시키는 메커니즘이 전체적인 알고리쥼의 랜덤 성을 향상 시 키는 것으로 나타나 제안모델의 효율성을 중명한다.

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