초록 ▼

연구의 목적 및 내용
최종 목표
전체 내용
IoT 및 클라우드 컴퓨팅 보안을 위한 양자 연산에 저항성을 갖는 포스트 양자 암호 알고리즘에 대한 기반 기술을 확보하고 NIST에서 진행되는 포스트 양자 암호 표준 알고리즘 효율적/고속 구현을 위한 선행 알고리즘을 확보

구체적으로 다음의 결과물들을 창출
1. 부인 방지 프로토콜을 가능하게 하는 부호기반 전자 서명 알고리즘
2. 연산 속도가 빠르고 공개키 크기가 작은 부호기반 암호 부호기/복호기
3. 연산 속도가 빠르고 암호문 크기가 작은 격자기

연구의 목적 및 내용
최종 목표
전체 내용
IoT 및 클라우드 컴퓨팅 보안을 위한 양자 연산에 저항성을 갖는 포스트 양자 암호 알고리즘에 대한 기반 기술을 확보하고 NIST에서 진행되는 포스트 양자 암호 표준 알고리즘 효율적/고속 구현을 위한 선행 알고리즘을 확보

구체적으로 다음의 결과물들을 창출
1. 부인 방지 프로토콜을 가능하게 하는 부호기반 전자 서명 알고리즘
2. 연산 속도가 빠르고 공개키 크기가 작은 부호기반 암호 부호기/복호기
3. 연산 속도가 빠르고 암호문 크기가 작은 격자기반 암호 알고리즘

2단계
1차년도
* 부호기반 암호인 Niederriter 암호를 활용한 전자 서명 시스템 개발.
* Goppa 부호기반 암호 시스템의 구현 기술을 연구.
* QC-MDPC 부호기반 암호 시스템 구현 기술을 연구.
* 정량적 목표 항목에 대해 외부기관의 평가를 통한 공신력 확보

2차년도
* 격자기반 암호인 Ring-LWE 기반 암호 기술 연구
* 격자기반 키교환 프로토콜 NewHope 분석 및 보안성 개선
* NIST에 제출된 1단계 알고리즘 분류 및 평가.
* 사물인터넷 기반 부호기반 암호 성능 시스템 검증을 위한 테스트 베드 구축 및 서울대학교/동국대학교/조선대학교 산학협력단에서 개발한 알고리즘의 성능을 평가함.

3차년도
* 2차년도에 개발한 경량 격자기반 암호, 부호기반 암호 시스템의 효율적, 고속 구현 기술을 연구함.
* 클라우드를 위한 완전 동형 암호 시스템을 연구함.
* NIST 2라운드 선정 암호 알고리즘 평가 및 분석.
* 본 과제를 통해서 설계된 암호 시스템들을 사물인터넷이나 클라우드 연산 환경에 적용이 가능하도록 프로토타입을 확보 및 안정화함.

4차년도
* 2, 3차 년도에 구현한 알고리즘을 고도화하고, 사업화를 준비함.
* NIST에서 선정한 3단계 알고리즘을 평가하고, 효율적인 구현 기술에 대한 연구를 수행함.
* 더티페이퍼 코딩을 접목한 암호시스템의 가능성을 연구함.
* 관련 시제품을 개발하고 사업화를 준비 및 시작함.

연구개발성과
1. 부호기반 전자 서명 알고리즘(SW(단말 탑재형))
특징: 부호기반의 부인 방지 프로토콜
2. 격자기반 완전 동형 암호 알고리즘(SW(단말탑재형, 서버탑재형))
특징: 연산 속도가 빠르고 암호문 크기가 작은 완전 동형 암호
성능: 부트스트래핑 시간 16ms (Core i7 프로세서 기준)
암호문 확장비율 27배
3. 부호기반 경량 암호기, 복호기(HW(모듈))
특징: 연산 속도가 빠르고 공개키 크기가 작은 부호기반 암호
성능: 암호화 사이클 횟수 0.6M 회
복호화 사이클 횟수 10M 회
공개키 크기 6,247 bits
4. NIST 표준화 기고서 제출 및 채택
NIST 표준화 1라운드에 제출된 알고리즘에 대한 공격방법에 관한 기고서 제출 및 공식 포럼에 반영

< 예상되는 연구개발성과 유형 >

연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
- IoT 분야 활용
경량화된 포스트 양자 암호를 개발하여 저전력, 저성능 IoT 장비 및 센서 네트워크에 적용 가능한 원천 기술을 확보함. 국내 IoT 관련 기업들에게 전수.
- 클라우드 컴퓨팅 활용
현재 제공되는 수많은 클라우드 환경에서는 암호화된 데이터의 연산을 위해 필수적으로 복호화를 거쳐야함. 기밀성이 유지되어야 하는 연산은 클라우드 자원을 활용할 수 없음. 실용 가능한 완전 동형 암호를 개발하여 클라우드 컴퓨팅에 활용함으로써 안전하면서도 빠르게 연산 가능한 클라우드 환경 구축.
- 범용 인터넷 보안에서의 활용
양자 컴퓨터의 등장으로 고전 암호 시스템이 향후 15년 이내에 안전하지 않을 것이 예상됨. 특히 30년 이상 장기보관 가능한 암호화 기술을 생각할 때 현재의 암호 시스템은 적합하지 않음. 양자 연산에 안전한 암호 시스템을 개발 및 적용하여 국내 인터넷의 보안 수준을 끌어올림.
- NIST 포스트 양자 암호 표준화에 동참
NIST 표준화 진행 과정에 동참함으로써 표준화에 기여하며 최신 기술들을 습득할 수 있음. 확보한 기술들을 국내외 기업이나 연구팀들에게 전수함으로써 국가 경쟁력을 높임.

(출처 : 요약문 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 7
• 요약문 ... 8
• 목차 ... 10
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1-1. 연구개발 목적 ... 11
• 1-2. 연구개발 필요성 ... 13
• 1-3. 연구개발 범위 ... 16
• 2. 연구개발과제의 개요 ... 17
• 2-1. 1차년도 ... 17
• 2-2. 2차년도 ... 38
• 2-3. 3차년도 ... 86
• 2-4. 4차년도 ... 135
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 152
• 3-1. 목표 및 달성여부 ... 152
• 3-2. 목표의 세부 성과 달성 현황 ... 154
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 164
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 ... 165
• 4-1. 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 165
• 4-2. 주요 성과 활용 (기대)성과 목표 ... 166
• 4-3. 성과 활용·관리 추진체계 ... 167
• 4-4. 기타 ... 167
• 붙임1. 사업화대상기술별 기술명세서 ... 168
• 붙임2. 참고문헌 ... 177
• 붙임3. 자체 보안관리 진단표 ... 177
• 붙임4. 공개 SW 요약서 ... 178
• 붙임5. 연구데이터 관리계획 ... 179
• 끝페이지 ... 180