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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.
길상근 한국광학회 2012 Current Optics and Photonics Vol.16 No.4
In this paper, a new 2-step quadrature phase-shifting digital holographic optical encryption method using orthogonal polarization is proposed and tolerance errors for this method are analyzed. Unlike the conventional technique using a PZT mirror, the proposed optical setup comprises two input and output polarizers, and one λ/4-plate retarder. This method makes it easier to get a phase shift of π/2 without using a mechanically driven PZT device for phase-shifting and it simplifies the 2-step phase-shifting Mach-Zehnder interferometer setup for optical encryption. The decryption performance and tolerance error analysis for the proposed method are presented. Computer experiments show that the proposed method is an alternate candidate for 2-step quadrature phase-shifting digital holographic optical encryption applications.
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.
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 위상천이 간섭계를 이용한 광암호화 기법의 오차 분석
길상근 水原大學校 2017 論文集 Vol.31 No.-
An optical encryption method of the binary data information by using 2-step phase-shifting interferometry is presented and tolerance error for the decrypted data is analyzed. The encrypted digital holograms are acquired by 2-step quadrature phase-shifting using orthogonal polarization. Digital hologram in this method is Fourier transform hologram and quantized with 256 gray level. One of the most important errors is quantization error in detecting the hologram intensity on CCD. The more the number of quantization error pixels and the variation of gray level increase, the more the number of error bits increases for decryption. The tolerance of the quantization error in the system is analyzed by computer simulations..
길상근 水原大學校 2014 論文集 Vol.28 No.-
Secure information and data encryption are very important for cryptographic system and authentication in the public network. In this paper a new optical security authentication system is proposed by using digital holography method. Using Mach-Zenhder type interferometer, optical Fourier transformed digital holograms with encrypted information are obtained by charge coupled device(CCD). With these encrypted digital holograms, the user ID and the private key are decrypted. The proposed system can perform OTP(One-Time Password) authentication and Diffie-Hellman key agreement with high security strength. The numerical simulations show that the proposed method can be applied for cryptosytem and security system.