초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
이 연구 과제에서는 McEliece 암호와 래티스 암호를 중심으로 포스트 양자 암호 알고리즘의 고도화 및 효율성 향상에 대한 연구를 수행한다. 이를 통해 차세대 공개키 암호 알고리즘의 선행 기술 및 관련된 원천기술과 지적재산을 확보하는 것으로 목표로 한다. 목표를 달성하기 위해서 1차년도에는 포스트 양자 암호의 기반 기술 확보를 위한 연구를 수행하였고, 2차년도에는 포스트 양자 암호의 고도화 기술에 대한 연구를 수행하였다. 마지막으로 3차년도에는 포스트 양자 암호 알고리즘의 실제 시스템에서의 구현 및

□ 연구의 목적 및 내용
이 연구 과제에서는 McEliece 암호와 래티스 암호를 중심으로 포스트 양자 암호 알고리즘의 고도화 및 효율성 향상에 대한 연구를 수행한다. 이를 통해 차세대 공개키 암호 알고리즘의 선행 기술 및 관련된 원천기술과 지적재산을 확보하는 것으로 목표로 한다. 목표를 달성하기 위해서 1차년도에는 포스트 양자 암호의 기반 기술 확보를 위한 연구를 수행하였고, 2차년도에는 포스트 양자 암호의 고도화 기술에 대한 연구를 수행하였다. 마지막으로 3차년도에는 포스트 양자 암호 알고리즘의 실제 시스템에서의 구현 및 보안 분석 기술에 대한 연구를 수행하였다.

□ 연구결과
본 과제를 통해서 포스트 양자 암호의 기반 기술 확보를 위한 연구를 수행하였다. 연구를 수행하면서 암호 알고리즘의 보안 수준을 평가하는데 활용될 수 있는 Renyi Entropy의 효율적인 추정 알고리즘을 개발하였다. 또한 포스트 양자 암호의 고도화를 위하여 향후 중장기 미래에 핵심적인 기술로 고려되는 다양한 응용 분야를 목표로 삼아, 포스트 양자 암호를 활용할 수 있는 응용 기술들을 연구하였고, 다양한 성과들을 산출할 수 있었다. 이 중에서 경량화 된 부인 방지 프로토콜은 연산 능력이 제한된 환경에서도 인증 및 부인방지 프로토콜이 적용 가능한 기술로서 향후 사물인터넷 분야에 유용하게 활용이 가능한 실용성이 높은 기술이다. 또한 스마트 그리드 및 사물인터넷을 대상으로 한 해쉬 기반 전자 서명 기법을 제안하였다. 또한 분산 빅 데이터를 지원하기 위한 데이터 저장의 신뢰성 및 고속 경량 보안 기술을 제공할 수 있는 기술들을 확보하였다. 또한 사물인터넷에 적용 가능한 효율적인 거리 제한 프로토콜에 대한 연구를 수행하였으며, 포스트 양자 암호를 기반으로 보안 수준 및 연산 복잡도의 절충을 이룰 수 있는 가변 암호화 기술 및 네트워크 보안 기술을 개발하였다. 마지막으로 포스트 양자 암호의 신뢰성 제고를 위한 암호 해독을 위한 기반 기술을 연구하였고, 이에 대한 결과로서 포스트 양자 암호로 제안된 Esmaeili-Gulliver 암호 시스템을 효과적으로 암호 해독할 수 있었다.

□ 연구결과의 활용계획
본 연구과제를 통하여 포스트 양자 암호를 위한 기반 연구 및 고도화 기술에 대한 다양한 성과를 확보할 수 있었다. 본 과제가 종료되는 시점에 맞추어 NIST에서는 포스트 양자 암호를 시급하게 확보할 필요성에 따라 2016년에 표준화에 대한 로드맵 및 알고리즘 제안요청을 공시한 바 있다. 이에 따라 2017년 11월까지 알고리즘을 제출하고 향후 5년간 알고리즘 분석 및 평가 과정을 거쳐서 최종 알고리즘들을 선정할 예정이다.
본 과제를 통해서 이미 포스트 양자 암호에 대한 기반 기술 및 다양한 응용 기술을 확보할 수 있었기 때문에, NIST의 표준화 계획에 부응하여 표준 알고리즘 제안 및 제안된 알고리즘에 대한 암호 해독에 적극적으로 참여할 예정이다. 이를 위해 이미 후속 과제들을 준비하여 선정되었으며, 적극적으로 표준화에 참여할 예정이다. 또한 사물인터넷, 자율주행차와 같은 미래를 주도할 기술들에 적용이 가능하도록 포스트 양자 알고리즘의 효율적인 구현 기술들에 대한 후속 연구를 통해 기술을 더욱 고도화하며, 다양한 업체에 기술이전을 추진할 예정이다.
(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose & contents
In this research project, we study the improvement of the post quantum cryptography algorithm focusing on McEliece cryptosystem and lattice-based cryptosystem. Finally, we study the realization method of hardware and software for practical systems. The goal is to obtain core

□ Purpose & contents
In this research project, we study the improvement of the post quantum cryptography algorithm focusing on McEliece cryptosystem and lattice-based cryptosystem. Finally, we study the realization method of hardware and software for practical systems. The goal is to obtain core technologies and intellectual property of next generation public key cryptographic algorithms. In order to achieve the goal, we conducted research to secure the basic technology of post-quantum cryptography in the first year, and in the second year, we carried out research on the application technologies in many promising areas. Finally, in the third year, we conducted research on implementation and security analysis of post-quantum cryptography.

□ Result
Through this project, we have carried out research on an efficient estimation algorithm of Renyi entropy that can be used to evaluate the security level of cryptographic algorithms. In addition, we aimed to develop core technologies for post-quantum cryptosystem with various promising application fields in near future. As a result, we have been able to produce various achievements. Among these, the lightweight non-repudiation protocol can be applied to authentication and non-repudiation protocols even in a limited computing environment. We also propose a hash-based digital signature scheme for the smart grid and the IoT. In addition, we have acquired technologies that can provide reliable data storage and high-speed lightweight security technology to support distributed storage for big data. In addition, we have studied efficient distance bounding protocol applicable to the IoT, and have developed variable encryption based on post-quantum cryptography and network security technology that can compromise security level and computational complexity. Finally, we have studied the technology for cryptanalysis of post-quantum cryptography, and as a result, we have been able to effectively break the proposed Esmaeili-Gulliver cryptosystem with post-quantum cryptography.

□ Expected Contribution
Through this research project, various achievements on the basic and core technologies for the post-quantum cryptography were obtained. Especially, NIST published a roadmap and call for proposals for PQC standardization in 2016, in response to the urgent request to secure adequate post-quantum cryptographic algorithms. Because we have already the basic technology and various application technologies for the post-quantum cryptosystem, we will actively participate in the standardization of NIST’s PQC standardization not only by submitting a new proposal, but also analyzing submitted algorithms by the others. Thanks to this project, we are already ready to actively participate in standardization process. In addition, the developed technologies will be further improved through subsequent studies to be applied to promising technologies such as Internet of things and autonomous vehicles.
(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 28
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 31
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33
• 8. 참고문헌 ... 33
• 9. 연구성과 ... 35
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 40
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 41
• 12. 기타사항 ... 41
• 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 42
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 53
• 끝페이지 ... 65