초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
○ 연구 목표
- 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호 설계/안전성 분석 및 실용화 연구
○ 연구 내용
- 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호알고리즘 설계 및 안전성 분석
☞ 다변수 이차식 기반/격자 기반 전자서명 알고리즘 설계 및 안전성 분석
☞ 격자 기반 암호화/키설정 알고리즘 안전성 분석 및 설계 원칙 도출
- 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호알고리즘 최적 구현 및 안전한 구현
☞ 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 소프트웨어 최적 구현

□ 연구의 목적 및 내용
○ 연구 목표
- 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호 설계/안전성 분석 및 실용화 연구
○ 연구 내용
- 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호알고리즘 설계 및 안전성 분석
☞ 다변수 이차식 기반/격자 기반 전자서명 알고리즘 설계 및 안전성 분석
☞ 격자 기반 암호화/키설정 알고리즘 안전성 분석 및 설계 원칙 도출
- 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호알고리즘 최적 구현 및 안전한 구현
☞ 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 소프트웨어 최적 구현
☞ 격자 기반 전자서명 알고리즘 소프트웨어 최적 구현
- 다양한 난제 기반 양자내성암호/공개키 암호 기반 인증 기술 안전성 분석

□ 연구개발성과
○ 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호알고리즘 설계 및 안전성 분석
- 특수 환경 전용 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 설계 및 안전성 분석
- 범용으로 사용 가능한 격자 기반 전자서명 알고리즘 설계 및 안전성 분석
- 격자 기반 암호화/키설정 알고리즘 안전성 분석 및 설계 원칙 도출
○ 양자컴퓨터에 안전한 난제 기반 공개키 암호알고리즘 최적 구현 및 안전한 구현
- 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 소프트웨어 최적 구현
- 격자 기반 전자서명 알고리즘 소프트웨어 최적 구현
☞ Toom-Cook 다항식 곱셈 알고리즘 구현
☞ NTT-unfriendly 다항식 링/NTT-friendly 다항식 링에서 불완전 NTT 구현
☞ 시간차 공격 대응을 위한 constant-time 구현
○ 다양한 난제 기반 양자내성암호/공개키 암호 기반 인증 기술 안전성 분석
- 공개키 암호 기반 인증 기술/특수 서명 안전성 분석
- IoT 환경에서의 다양한 난제 기반 양자내성암호 적합성 분석

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
○ 양자컴퓨터 이후 시대의 안전한 통신과 정보보호를 위한 차세대 암호 원천기술 확보를 통해 외산 암호에 의존하지 않는 주체적인 정보보호기술 강국으로의 경쟁력 제고
○ 양자내성암호는 한정적인 분야에 국한된 적용이 아니라 보안 관련 모든 분야에서 전면 교체가 불가피하고, 개발한 공개키 암호는 국제표준 공개키 암호를 대체할 수 있는 차세대 정보보호 핵심 기술로써 국내외 정보보호 시장선점을 통한 경제적 파급효과 기대
○ 양자컴퓨터 개발이 완료되기 전에 민간 분야에서의 양자내성 암호의 선제적인 활용을 통해 양자컴퓨터에 안전한 암호기술 및 보안기술로의 전환 유도
○ 양자내성암호의 적용을 통해 양자컴퓨터 출연에 따른 혼란을 막고, 장기적으로 안전한 보안 기술 기반 서비스 제공이 가능하여, 양자컴퓨터 이후 시대의 보안 시장 성장에 기여

(출처 : 국문 요약문 7p)

Abstract ▼

◻ Objective & Contents
○ Objective
- Development of post-quantum cryptographic algorithms based on mathematical hard problems and commercialization technologies
○ Contents
- Design and security analysis of multivariate-quadratic equationsbased/ lattice-based signature schemes
- Securi

◻ Objective & Contents
○ Objective
- Development of post-quantum cryptographic algorithms based on mathematical hard problems and commercialization technologies
○ Contents
- Design and security analysis of multivariate-quadratic equationsbased/ lattice-based signature schemes
- Security analysis of lattice-based public-key encryption/key encapsulation mechanism and derivation of their design principles
- Optimal and secure implementations of the post-quantum cryptographic algorithms
- Security analysis of authentication/special-purposed signature schemes based on public-key signature schemes

◻ Results
○ Design and security analysis of post-quantum cryptographic algorithms based on various mathematical hard problems
- Design and security analysis of multivariate-quadratic equationsbased/ lattice-based signature schemes
- Security analysis of lattice-based public-key encryption/key encapsulation mechanism and derivation of their design principles
○ Optimal and secure implementations of the post-quantum cryptographic algorithms
- Optimal implementations of multivariate-quadratic equations-based/lattice-based signature schemes
- Optimal implementations of NTT operations
- Constant-time implementations of the post-quantum cryptographic algorithms against timing attacks
○ Security analysis of authentication/special-purposed signature schemes based on public-key signature schemes
- On the suitability of post-quantum signature schemes to IoT applications

◻ Expected Contribution
○ Post-quantum cryptographic algorithms are not limited to limited applications, but full replacement is inevitable in all security-related fields, and our algorithms is a next-generation core technology for information security that can replace international standard public key cryptography, contributing to the domestic and international information security market.
○ The proposed efficient special-purpose cryptographic algorithms will contribute to dominate the global market in advance, and thereby increase national wealth through international standardization.
○ This research will contribute to secure fundamental technology for IoTs in Korea, and take the lead in the international standards.
○ The proposed practical cryptographic algorithm can be applied to support secure communication and authentication among the resource-constrained IoT devices and new industrial applications.

(source: SUMMARY 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 국문 요약문 ... 7
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 14
• 제 1 장. 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 1 절. 연구개발 목적 ... 16
• 제 2 절. 연구개발의 필요성 ... 17
• 제 3 절. 연구개발 범위 ... 18
• 제 2 장. 국내외 기술 개발 현황 ... 19
• 제 1 절. 양자컴퓨터에 안전한 격자 기반 키설정 알고리즘 연구 동향 ... 19
• 제 3 장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 58
• 제 1 절. Trinomial을 이용한 격자 기반 양자내성 전자서명 알고리즘 설계 및 안전성 분석 ... 58
• 제 2 절. 격자 기반 양자내성 전자서명 알고리즘 최적구현 ... 74
• 제 3 절. IoT 환경에서의 양자내성암호 적합성 연구 ... 84
• 제 4 장. 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 112
• 제 5 장. 연구개발 결과의 활용 계획 ... 118
• 제 6 장. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 119
• 제 7 장. 연구개발성과의 보안등급 ... 120
• 제 8 장. 국가 과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 121
• 제 9 장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 122
• 제 10 장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 123
• 제 11 장. 기타 사항 ... 124
• 제 12 장. 참고문헌 ... 125
• 끝페이지 ... 134