디지털 홀로그래피를 이용한 one-time pattern 상호 인증 방법

길상근(Sang-Keun Gil) 한국전기전자학회 2016 전기전자학회논문지 Vol.20 No.3

본 논문은 새로운 광학적 일회용 패턴암호 상호 인증 방법을 제안한다. 이 방법은 2-단계 위상천이 디지털 홀로그래피 기법을 사용하여 이중 인증을 제공하고, 광학적 일회용 패턴암호를 상호 양방향으로 시도-응답 악수 기법을 구현하여 양방향 인증을 수행한다. 클라이언트와 서버는 상호 인증시 일회용 패턴암호를 무작위 수로 선택하여 오직 한번만 사용하고 이를 암호화하여 전송하기 때문에, 되풀이 공격이나 중간자 공격과 같은 암호공격으로부터 암호시스템을 보호하고 보안수준을 한층 더 높일 수 있다. A new optical one-time pattern password(OTPT) mutual authentication method is proposed, which presents a two-factor authentication by 2-step phase-shifting digital holography and performs a two-way authentication by a challenge-response handshake of the optical OTPT in both directions. Because a client and a server use OTPT once as a random number and encrypt it for mutual authentication, it protects against a replay or a man-in-the middle attack and results in higher security level.

XOR 연산의 자유 공간 병렬 처리를 이용한 광학적 CBC 블록 암호화 기법

길상근,Gil, Sang Keun 한국광학회 2013 한국광학회지 Vol.24 No.5

본 논문에서는 블록암호화의 CBC(Cipher Block Chaining) 방식을 광학적인 XOR 연산을 이용하여 새로운 변형된 CBC 암호화 및 복호화 시스템을 제안한다. 제안한 방법은 광학적 XOR 연산의 병렬 처리를 위해 이중 인코딩 방법과 자유 공간 연결 광논리 게이트 방법을 사용한다. 또한 제안된 XOR 연산 기반의 CBC 암호화 방식의 광학적 구성도를 공학적으로 실제 제작 구현 가능한 광 모듈 형태의 광 암호화/복호화 장치로 제안한다. 제안된 방법은 기존의 CBC 방식을 광학적으로 구현했기 때문에 기존의 전자적인 CBC 방식의 장점과 광학적인 고속성과 병렬 처리의 특성으로 인해 많은 정보를 빠른 속도로 암호화 및 복호화가 가능하다. 또한, 광 병렬 처리의 특성상 데이터가 2차원으로 배열되어 데이타 크기가 증가된 평문 데이터와 암호키를 사용함으로써 기존의 전자적 CBC 방식보다도 한층 더 암호 강도가 강력해진 암호화 시스템을 제공한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 제안한 기법이 CBC 모드의 암호화 및 복호화 과정에 효율적임을 보여준다. 한편 제안된 방식은 CBC 방식 외에 ECB(Electronic Code Book) 방식과 CFB(Cipher Feedback Block) 방식에도 적용할 수 있다. In this paper, we propose a modified optical CBC(Cipher Block Chaining) encryption method using optical XOR logic operations. The proposed method is optically implemented by using dual encoding and a free-space interconnected optical logic gate technique in order to process XOR operations in parallel. Also, we suggest a CBC encryption/decryption optical module which can be fabricated with simple optical architecture. The proposed method makes it possible to encrypt and decrypt vast two-dimensional data very quickly due to the fast optical parallel processing property, and provides more security strength than the conventional electronic CBC algorithm because of the longer security key with the two-dimensional array. Computer simulations show that the proposed method is very effective in CBC encryption processing and can be applied to even ECB(Electronic Code Book) mode and CFB(Cipher Feedback Block) mode.

CFB 모드에 기반한 2 차원 페이지 데이터의 광학적 암호화 응용

길상근,Gil, Sang-Keun 한국전기전자학회 2015 전기전자학회논문지 Vol.19 No.3

본 논문은 CFB(Cipher Feedback) 모드에 기반한 2 차원 페이지 데이터의 광학적 암호화 응용 시스템을 제안한다. 광학적으로 구현된 CFB 암호화 시스템은 2 차원 페이지 데이터 암호화를 위해 자유공간 광 연결 이중 인코딩 기법을 이용한다. 또한, 제안된 방법은 기존의 1 차원 암호화키를 처리하는 CFB 방식보다 2 차원 페이지 단위로 배열된 매우 큰 암호화키를 제공하기 때문에 암호강도가 한층 더 강화된 암호화 시스템을 구현한다. 제안한 CFB 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 2 차원 페이지 데이터의 암호화 및 복호화 과정을 보여주고 오차 분석을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 제안한 CFB 방식은 기존의 1 차원 블록 방식보다 데이터 처리용량과 긴 암호화키를 가지는 강력한 광학적 페이지 암호화 시스템을 가능하게 한다. This paper proposes an optical cryptography application to 2-D page-oriented data based on CFB(Cipher Feedback) mode algorithm. The proposed method uses a free-space optical interconnected dual-encoding technique which performs XOR logic operations in order to implement 2-D page-oriented data encryption. The proposed method provides more enhanced cryptosystem with greater security strength than the conventional CFB block mode with 1-D encryption key due to the huge encryption key with 2-D arrayed page type. To verify the proposed method, encryption and decryption of 2-D page data and error analysis are carried out by computer simulations. The results show that the proposed CFB optical encryption system makes it possible to implement stronger cryptosystem with massive data processing and long encryption key compared to 1-D block method.

OFB 블록 암호화 알고리즘의 광학적 시스템 구현

길상근,Gil, Sang-Keun 한국전기전자학회 2014 전기전자학회논문지 Vol.18 No.3

본 논문은 OFB(Output Feedback Block) 블록 암호화 알고리즘에 대한 광학적 암호화 및 복호화 시스템을 제안한다. 제안한 방식은 암호화 과정에 필요한 XOR 논리 연산을 구현하기 위해 이중 인코딩 기법을 사용한다. 또한, 제안된 암호화 시스템은 광 병렬처리의 특성상 데이터가 2차원으로 배열되어 매우 큰 암호키를 구현할 수 있기 때문에 기존의 전자적 OFB 방식보다 한층 더 암호강도가 증강된 암호화 시스템을 제공한다. 마지막으로, 제안한 방식을 검증하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 암호화 및 복호화 과정을 보여준다. 그 결과, 제안한 광학적 OFB 암호화 시스템은 광학적인 고속성과 병렬성의 이점까지 포함하기 때문에 더욱 효율적이고 강력한 광학적 블록 암호화 시스템이 가능하다. This paper proposes an optical encryption and decryption system for OFB(Output Feedback Block) encryption algorithm. The proposed scheme uses a dual-encoding technique in order to implement optical XOR logic operation. Also, the proposed method provides more enhanced security strength than the conventional electronic OFB method due to the huge security key with 2-dimensional array. Finally, computer simulation results of encryption and decryption are shown to verify the proposed method, and hence the proposed method makes it possible to implement more effective and stronger optical block encryption system with high-speed performance and the benefits of parallelism.

2-단계 위상 천이 디지털 홀로그래피를 이용한 이진 정보 광 암호화 기법

변현중,길상근,Byun, Hyun-Joong,Gil, Sang-Keun 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

보안 시스템에서 2-단계 위상 천이 홀로그래피를 이용하여 이진 정보 광 암호화 기법을 제안하였다. 위상 천이 디지털 간섭계는 CCD 카메라를 이용하여 위상과 크기 정보를 기록할 수 있는 기법이다. 2-단계 위상 천이는 0과 ${\pi}/2$의 위상 천이 각을 갖도록 PZT 거울을 움직여서 구현하였다. 이진 정보와 암호키는 랜덤 코드와 랜덤 위상으로 표현하였고, 디지털 홀로그램은 푸리에변환 홀로그램으로 간섭무늬는 CCD를 이용하여 256 레벨의 양자화 된 광세기로 획득되었다. 데이터 복원 시 DC 성분 제거 방법을 사용하였다. 컴퓨터 모의실험을 통하여 데이터 복원과 양자화 과정에서의 양자화 레벨 변화량과 디지털 홀로그램 간섭무늬의 오차 픽셀수에 따른 오차 분석을 수행하였다. 이 결과를 이용하여 정보의 광학적 암호화에 적용이 가능함을 확인하였다. We propose an optical encryption/decryption technique for a security system based on 2-step phase-shifting digital holography. Phase-shilling digital holography is used for recording phase and amplitude information on a CCD device. 2-step phase-shifting is implemented by moving the PZT mirror with phase step of 0 or ${\pi}/2$. The binary data and the key are expressed with random code and random phase patterns. The digital hologram is a Fourier transform hologram and is recorded on CCD with 256 gray level quantization. We remove the DC term of the digital hologram fur data reconstruction, which is essential to reconstruct the original binary input data/image. The error evaluation fer the decrypted binary data is analyzed. One of errors is a quantization error in detecting the hologram intensity on CCD, and the other is generated from decrypting the data with the incorrect key. The technique using 2-step phase-shifting holography is more efficient than a 4-step method because 2-step phase-shifting holography system uses less data than the 4-step method for data storage or transmission. The simulation shows that the proposed technique gives good results fur the optical encryption of binary information.

TWO-Bucket 알고리즘을 이용한 위상 천이 간섭계

정근욱(Keun-Wook Jung),길상근(Sang-Keun Gil),이권연(Kwon-Yeon Lee),박한규(Han-Kyu Park) 한국통신학회 1991 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.1991 No.8

은염에 형성된 위상형 회절격자의 고효율에 관한 연구

김남,길상근,박한규,Kim, Nam,Gil, Sang-Keun,Park, Han-Kyu 대한전자공학회 1989 전자공학회논문지 Vol. No.

두께가 5${mu}m$인 Agfa 8E75 HD 필름에 He-Ne 레이저를 사용하여 고효율 회절격자를 형성하였다. 은염에 기록된 격자의 회절효율은 물질자체에 의해 제한되기 보다는 화학적 처리 과정에 많이 좌우된다. 특히 중크롬산 칼륨 표백액과 알코올 건조를 이용하여 노출량 180${mu}J/cm^2$에서 71%(두 경계면에서의 반사량을 고려하면 81%)의 회절효율을 얻었다. 중크롬산에 의한 연계결합과 급속 건조에 의한 공기 간격이 굴절율 변조도를 증가시켰다. 알코올 건조에 의해 감광유제가 부풀어 올라 기록 각도보다 큰 각에서 Bragg 조건이 일어나고 이를 전자 현미경 사진을 통해 밝혔으며, 결과적으로 두께의 제어가 고효율을 위한 잠재적 원천으로 작용함을 알 수 있었다. Volume phase diffraction grating is formed in 5${mu}m$ Agfa 8E75 photographic emulsion film using He-Ne laser. It is dependent on the chemical processing rather than materials themselves that high diffraction efficiency can obtained in silver halide emulsions. With potassium dichromate bleach and alcohol drying, overall efficiency of 71% (81% after allowing for reflection at the two surfaces) has been achieved at an exposure of 180${mu}J/cm^2.$ Dichromate cross-linkage and air void by rapid dehydration increase refractive index modulation depth. The grating is swollen, which is newly identified by Scanning Electronic Microscope(SEM) photography, and it causes on-Bragg at larger angle than the recording angle. It is pointed out that controlling the emulsion thickness has an important role as a potential source for high diffraction efficiency.

pSDF와 이진 결합 변환 상관기를 이용한 광 패턴 인식에 관한 연구

정창규,조동래,길상근,박한규,Jung, Chang-Kyoo,Cho, Dong-Rae,Gil, Sang-Keun,Park, Han-Kyu 대한전자공학회 1990 전자공학회논문지 Vol. No.

본 논문에서는 pSDF(projection synthetic discriminant function)공간 불변 필터 개념을 적용하여 기준 이미지를 구현하고, 공간 평면 상관기인 이진 결합 변환 상관기를 이용하여 동일 클래스 인식 및 클래스 판별을 위한 광 패턴 인식을 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 이진 결합 변환 상관기가 기존의 결합 변환 상관기보다 상관 첨두치 세기, 상관 첨두치 세기대 부로브비, 신호대 잡음비, 상관폭 부분에서 뛰어난 상관 특성을 보였다. 이진 결합 변환 상관기를 이용한 광 패턴 인식 실험을 한 결과, 동일 클래스 인식인 경우 $4.1~9.6{\%}$ 오차 범위 내에서 상관 첨두지 세기가 일정하게 나타났으며, 클래스 판별인 경우 두 클래스간의 상관 첨두지 세기가 2배 차이가 나서 판별 능력이 우수함을 알 수 있었다. In this paper, pSDF-based referance image is realized. Using BJTC (binary joint transform correlator) as the spatial plane correlator, optical pattern recognition for interclass identification and interclass discrimination is performed. Computer simulation shows that the correlation performance of BJTC is superior to that of JTC. Experimental results using BJTC reveal that correlation peak intensity is constant within the error rang from $4.1{\%}\to\9.6{\%}$ in interclass identification and correlation peak intensity of one class is two times higher than that of the other class in interclass discrimination, which indicates its superiority in discrimination sensitivity.

홀로그래픽 메모리시스템에서 위상 다중화 인코딩에 관한 연구

조병철,김규태,길상근,김은수,Cho, Byung-Chul,Kim, Kyu-Tae,Gil, Sang-Keun,Kim, Eun-Soo 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.10

본 논문에서는 홀로그래픽 메모리 시스템에서 효율적인 위상다중화를 위하여 기준빔으로 구현되는 네가지 형태의 위상코드를 생성시켰다. 프로그램적으로 $32 {\times} 32$의 동일한 픽셀수로 발생된 위상코드에 대하여 어드레스빔의 갯수를 계산하였고, 실제 광시스템에서 SLM의 비선형적 위상변조 특성을 고려하여 0%, 5%, 10% 15%, 20%, 25%의 에러율을 갖는 위상값을 의도적으로 부가하여 네 가지 형태의 위상코드들에 대한 각각 자기상관성분 및 상호상관성분을 시뮬레이션을 통해 계산함으로서 위상코드 간의 cross talk 및 신호대 잡음비를 비교, 분석하였다. 그 결과 $32 {\times} 32$의 픽셀수에 대해서는 의사랜덤 위상코드의 상호 상관에 의한 평균값이 0.067로 다른 형태의 랜덤위상코드들의 신호대 잡음비와 비교하여 가장 작게 나타났으며, 임의의 어드레스빔에 의한 순간적인 영상누화를 나타내는 표준편차값도 의사랜덤 위상코드가 0.0113으로 가장 작게 나타났다. 또한 픽셀수에 따른 영향을 분석하기 위해 $32 {\times} 32$, $64 {\times} 64$, $128 {\times} 128$, $256 {\times} 256$ 과 같이 어드레스의 빔 크기에 해당하는 픽셀수를 증가하여 같은 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다. For an effective phase-multiplexing in holographic memory system, four types of phase code used as reference beam are generated. In case of $32 {\times} 32$ address beam, a phase error with 0%, 5%, 10% 15%, 20%, and 25% error rate, is purposely added to the real phase values in order to consider the practical SLM's nonlinear characteristics of phase modulation in computer simulation, cross talks and SNRs are comparatively analysed for these phase-codes by the auto and cross-correlation. Pseudo-Random(PSR) Phase Code has the lowest cross-correlation mean value of 0.067 among four types of Phase Code, which means the SNR of the PSR is higher than other Phase Codes. Also, the standard deviation of the PSR phase code indicating the degree of recalled data degradation is the lowest value of 0.0113.

생체 지문을 이용한 광학 간섭계에 기반한 안전한 개인키 교환 기법

전석희(Seok-Hee Jeon),길상근(Sang-Keun Gil) 한국전기전자학회 2021 전기전자학회논문지 Vol.25 No.1

본 논문은 사용자의 개인키로써 생체 지문을 사용하는 새로운 개인키 교환 암호화 방법을 제안한다. 각각의 사용자의 지문은 광학적 위상천이 간섭 원리에 의해 암호화되어 두 개의 암호문으로 변환되고, 이것은 비밀키 공유를 위해 공중 통신망을 통하여 상대방 사용자와 교환된다. 전송된 암호문은 복소 홀로그램을 생성하고, 이는 각각의 사용자에게 공유비밀키를 계산하는데 사용된다. 제안한 방법은 비밀키 공유 암호화 시스템에 적용하였을 때 매우 높은 보안을 제공할 것이다. A novel key exchange cryptographic method utilizing biometric finger print as a user’s private key is proposed. Each unknown users’ finger print is encrypted by optical phase-shifting interferometry principle and is changed into two ciphers, which are exchanged with the other party over a public communication network for secret key sharing. The transmitted ciphers generate a complex hologram, which is used to calculate a shared secret key for each user. The proposed method provides high security when applied to a secret key sharing encryption system.