SPA-resistant Modulo Operator of Ring-LWE Encryption on 8-bit Microcontroller : 8bit-마이크로컨트롤러에서의 단순전력분석을 방어하는 Ring-LWE 암호화의 modulo 연산 :

문재근

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자료유형: 학위논문

저자정보: 문재근 (경북대학교, 경북대학교 대학원)

지도교수: 정임영.

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

8-bit 구현 Ring-LWE 암호화에서 단순전력분석 대응방안

문재근 , 정임영 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 2017.05 학술대회자료

SPA-resistant Modulo Operator of Ring-LWE Encryption on 8-bit Microcontroller : 8bit-마이크로컨트롤러에서의 단순전력분석을 방어하는 Ring-LWE 암호화의 modulo 연산

문재근 전자공학부 2017.01 학위논문

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양자 컴퓨터의 도래는 암호에 있어 새로운 위협으로 등장하였다. 그에 따라 양자 컴퓨터의 등장에도 안전할 수 있는 여러 암호들이 제안되고 있다. Lattice를 기반으로 한 암호는 현재까지 양자 컴퓨터가 등장하더라도 안전할 것으로 기대하고 있다. Lattice 중에서도 Learning with Error (LWE) 방식은 안전성뿐만 아니라 동형 암호 등으로도 사용할 수 있다는 장점 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. LWE의 변형으로 안전성은 그대로 유지하며 계산량, 키 길이를 줄인 Ring-LWE 방식이 실질적인 LWE 구현으로 제안되었다.
그러나 암호는 수학적 안전성뿐만 아니라 부채널 공격으로부터도 안전하게 설계되어야 한다. 수학적으로 안전하다고 알려진 암호일지라도 부채널 공격을 통해 공격이 가능하다는 연구가 존재한다.
이 논문에서는 8bit 마이크로컨트롤러 상에서 덧셈 연산을 이용한 공격을 방어하는 알고리즘을 제시한다. 그와 더불어 곱셈에서의 modulo 연산도 일정한 흐름을 갖는 방안을 제시한다. 이를 이용하여 단순전력분석 공격에도 안전한 Ring-LWE 암호화의 구현이 가능할 것으로 기대한다.

#Ring-LWE #lattice #side-channel attack

I. Introduction 1
II. Related works 6
2.1 Ring-LWE Encryption 6
2.2 8-bit implementation of modulo operator 9
2.2.1 Subtract-and-shift 9
2.2.2 __udivmodhi4, __udivmodsi4 11
2.2.3 Shift-Add-Multiply-Subtract-Subtract (SAMS2) 17
2.3 8-bit implementation of Ring-LWE Encryption 19
2.3.1 A. Borrghany et al. study 20
2.3.2 Z. Liu et al. study 22
2.3.3 T. Poppelmann et al. study 26
III. A. Parks attack scenario 29
IV. SPA-resistant modulo operator 33
4.1 SPA-resistant additive modulo operator 33
4.2 SPA-resistant multiplicative modulo operator 38
V. Evaluation 47
5.1 Analysis against SPA 47
5.1.1 Analysis of additive modulo operator against SPA 49
5.1.2 Analysis of multiplicative modulo operator against SPA 56
5.2 Comparison of performance 62
5.2.1 Comparison of performance for additive modulo operator 63
5.2.2 Comparison of performance for multiplicative modulo operator 66
VI. Conclusion 69
References 71

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