Grover 알고리즘 공격 비용 추정을 통한 DES에 대한 양자 암호 분석

장경배(Kyung-bae Jang),김현지(Hyun-Ji Kim),송경주(Gyeong-Ju Song),심민주(Min-Ju Sim),엄시우(Eum-Si Woo),서화정(Hwa-Jeong Seo) 한국정보보호학회 2021 정보보호학회논문지 Vol.31 No.6

Brute force 공격을 가속화 시키는 Grover 알고리즘은 대칭키 암호의 키 복구에 적용 가능하며, NIST에서는 대칭키 암호에 대한 Grover 공격 비용을 양자 후 보안 강도 추정에 활용하고 있다. 본 논문에서는 DES를 양자 회로로 최적화 구현하여 Grover 알고리즘 공격 비용을 추정한다. NIST에서는 128, 192, 256-bit 키를 사용하는 대칭키 암호에 대해 AES의 공격 비용을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. DES에 대해 추정한 공격비용은 DES가 양자 컴퓨터의 공격으로부터 어느 정도의 내성을 가지고 있는지 분석해볼 수 있다. 현재 64-bit 키를 사용하는 대칭키 암호들에 대한 양자 후 보안 지표가 아직 존재하지 않기 때문에 본 논문에서 추정한 64-bit 키를 사용하는 DES에 대한 Grover 공격 비용이 기준으로 활용될 수 있다. 제안하는 DES의 양자 회로 구현 적합성 및 공격 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다. The Grover algorithm, which accelerates the brute force attack, is applicable to key recovery of symmetric key cryptography, and NIST uses the Grover attack cost for symmetric key cryptography to estimate the post-quantum security strength. In this paper, we estimate the attack cost of Grover’s algorithm by implementing DES as a quantum circuit. NIST estimates the post-quantum security strength based on the attack cost of AES for symmetric key cryptography using 128, 192, and 256-bit keys. The estimated attack cost for DES can be analyzed to see how resistant DES is to attacks from quantum computers. Currently, since there is no post-quantum security index for symmetric key ciphers using 64-bit keys, the Grover attack cost for DES using 64-bit keys estimated in this paper can be used as a standard. ProjectQ, a quantum programming tool, was used to analyze the suitability and attack cost of the quantum circuit implementation of the proposed DES.

이금이 아동문학의 장애서사 비교 분석 -단편동화 「내 친구 재덕이」, 「산타로 온 재덕이」, 연작동화집 『내 친구 재덕이』, 장편동화 『나와 조금 다를 뿐이야』를 중심으로-

장민주(Jang, Min-ju) 한국아동문학학회 2021 한국아동문학연구 Vol.- No.40

본고는 이금이의 초기 동화 중 연작 동화집 『내 친구 재덕이』(2002)와 그 소설의 토대가 되었던 두 편(‘최초의 재덕이 동화’)의 단편동화 「내 친구 재덕이」(1991)와 「산타로 온 재덕이」(1996)를 비교한다. ‘재덕이 동화’는 장애 아동 재덕이를 등장인물로 한 장애 서사를 그리고 있다. 해당 작품들은 단편으로 발표되었던 것을 약 10년의 시간 격차를 두고 다시 묶어 연작 동화집의 형태로 재출간되었다. 본고에서는 두 이야기 간 문장 단위의 상세한 비교 분석을 통해, 두 편의 단편동화가 연작 동화집으로 재창작되는 과정에서 드러난 내용적, 형식적 차이를 면밀히 확인하였다. 더불어 이금이의 또 다른 장애 서사, 장편동화 『나와 조금 다를 뿐이야』(2001)를 재덕이 동화와 함께 살펴보며, 이금이의 장애 서사에 내포된 의미와 한계를 추적하였다. 재덕이 동화 간의 차이는 다음의 사항들을 고려하여 재창작되었다. 장애에 대한 사회의 인식과 장애인 처우의 현실, 작품의 배경이 된 농촌 현실, 2000년대 초 아동문학 장애 서사의 다수 등장, 그로 인한 작가의 시선 변화로 말미암은 몇 가지 유의미한 변화들을 확인해 볼 수 있었다. ‘재덕이 동화’와 『나와 조금 다를 뿐이야』, 두 작품은 ‘성장’을 그리는 방식에 있어 큰 차이를 보이지 않는다. 해당 구도는 장애아 재덕이와 비장애아 명구, 장애아 수아와 비장애아 영무, 솔숲산과 아스팔트길, 맑은 눈망울, 맑은 웃음 등의 화소와 인물들이 가진 상징성을 통해서도 극명하게 드러난다. 이금이는 장애 아동 서사 이외에도, 아동 성폭력 피해 문제, 결손가정 서사, 학교폭력 문제 등 우리 아이들이 겪을 수 있는 여러 가지 현실적인 문제를 다뤄 아이들과 청소년을 위한 이야기를 만든 작가이다. 사회의 문제를 다루어 그것에 직면하는 소재의 특성상 비판에 직면하기 쉽다. 본고에서 다룬 작품들은 모두 이금이의 초기 동화를 대상으로 한다. 본고에서 제기된 문제와 한계에 대한 꾸준한 고민을 작가의 이후 작품들에서 확인할 수 있다. 따라서 이금이의 장애 아동 서사 비교를 통해 이금이가 현실의 문제들을 외면한 채 단순히 낭만적인 이야기만을 그리지 않았다는 사실에 주목해야 할 것이다. A nursery story serial collection My Friend Jaeduk(2002) by Lee, Geum-ee(abbreviated as ‘Lee’) is created on the basis of two short stories, My Friend Jaeduk(1991) and Jaeduk the Santa Clause(1996). These stories present the “Jaeduk disability narrative”, which are both from the children with disability’s point of view. These two short stories have been published in the form of a series of fairy tales, which were published as short stories and then regrouped with a time gap of about 10 years. This study aims to examine how the original story of Jaeduk has been developed in the process of recreation by analyzing all three versions in sentence unit. The research further expands on the discussion by touching upon another nursery story of Lee, Just a Little Different from Me(2001), which is also classified as a disability narrative. Through in-depth comparisons, this research would be tracing what disability narrative means and where its limits lies in the world of Lee’s works.

국산 경량 암호 PIPO에 대한 부채널 분석과 마스킹 기법 제안

심민주 ( Min-joo Sim ),김현준 ( Hyun-jun Kim ),권혁동 ( Hyeok-dong Kwon ),장경배 ( Kyung-bae Jang ),김현지 ( Hyun-ji Kim ),박재훈 ( Jae-hoon Park ),엄시우 ( Si-woo Eum ),송경주 ( Gyeong-ju Song ),서화정 ( Hwa-jeong Seo ) 한국정보처리학회 2021 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.28 No.1

최근 사물인터넷(IoT) 환경에서 다양한 장비의 인터넷 통신이 가능하여 이에 적절한 경량 블록 암호 알고리즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. ICISC 2020에서 새로 발표된 국산 경량 블록 암호 알고리즘인 PIPO는 새로운 경량 S-Box를 조합한 unbalanced-Bridge 구조로 효율적인 비트슬라이싱 구현을 제공한다. IoT 환경에 PIPO가 적용되기 위해서는 부채널 분석에 대한 안전성이 보장되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 PIPO가 1차 CPA 공격에 취약함을 확인한다. 그리고 부채널 공격에 대응하기 위해 1차 마스킹 기법을 제안한다. 제안한 마스킹 기법은 1차 CPA 공격에 안전하였으며, 마스킹 적용 전보다 -375%의 성능을 보였다. 그리고 기존 기법보다 1287% 속도가 빨라진 것을 확인하였다.

경부고속철도 회생 에너지 저장시스템 성능 분석

장민주(Min-Ju Jang),전용주(Yong-Joo Jeon),노영환(Young Hwan Lho) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.9

Recently, various researches are conducted in the application of regenerative energy produced during the operation of an electric locomotive. Regenerative energy is produced by a generator in the brake procedure. The generator is operated by kinetic energy of an electric railroad using an electric motor. The process of producing regenerative energy varies with the current type of a railroad and its running condition. The quality of electric power can be improved and electric energy can be utilized effectively, especially in the use of an energy storage system (ESS). Thus, it is necessary to apply ESS into AC section and high speed railway. This study analyses the composition of the regenerative ESS equipment installed in Yong-Jeong sectioning post, operational principle, charge and discharge algorithm and energy efficiency. The analysis shows that CO2 emissions can be reduced about 0.5 ton per a day. In addition, ESS helps saving the energy and the compensation of the voltage drop caused by the operation of high speed train when it is installed at the end of the feeder section. The number of high speed train will be increased continuously related to the electrification rate. Therefore, applying the ESS to high speed railway is expected to solve the instability of the feeder voltage and the equipment capacity problem caused by the high speed trains.

죽음에 대한 인식을 개선하고 새로운 형태의 죽음 준비 서비스를 제공하는 복합 공간 브랜드 제안

김민경 ( Min-kyeong Kim ),장민주 ( Min-ju Jang ),한유진 ( You-jin Han ) 숙명여자대학교 디자인연구소 2020 숙명디자인학 연구 Vol.29 No.-

죽음을 부정적으로 인식하는 사회적 상황으로 인해 죽음 준비가 미비하다는 문제와 웰다잉 개념에 대한 사회적 관심이 증가하고 있는 추세임을 반영하여 죽음 내에 고착화 된 부정적인 이미지를 순화하고 유언장과 재산분배 등 딱딱한 형식으로 머물러 있는 죽음 준비의 한계점을 극복한다. 죽음에 대해 생각해보고 이야기 나누는 장을 마련하여 사람들이 죽음을 직시하고 현재 삶을 반추하며 나아가 죽음을 전제로 하여 서로의 지지자가 되는 공감 공동체를 만들어갈 수 있도록 한다. 삶 속에서 죽음을 느낄 수 있는 스토리텔링의 흐름을 갖춘 완충적 공간기획과 ui ux 프로그램을 부가적으로 갖춘 새로운 형태의 죽음 준비 서비스를 제안함으로써 다양한 연령대 사회인들의 죽음인식을 개선시킬 프로젝트를 제안한다. Reflecting the lack of preparation for death and the growing social interest in the well-dying concept due to the social situation in which death is perceived negatively, it purifies the negative image fixed within death and overcomes the limitations of preparation for death, which remain in a rigid format such as wills and property distribution. It provides a place to think about and talk about death so that people can face it, reflect on their present lives, and further create a community of empathy that becomes supporters of each other on the premise of death. By proposing a buffer space planning with a flow of storytelling that can feel death in life and a new type of death preparation service with the addition of the uiux program, a project to improve the death awareness of people of various ages is proposed.

SIMEC 경량암호에 대한 양자회로 구현 및 Post-Quantum 보안 강도 평가

송경주,장경배,심민주,서화정,Song Gyeong Ju,Jang Kyung Bae,Sim Min Joo,Seo Hwa Jeong 한국정보처리학회 2023 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.12 No.6

Grover 양자 알고리즘은 brute-force attack 가속화로 대칭키 암호의 보안 강도를 크게 감소시키므로 기존 블록 암호가 양자 컴퓨터에 안전하지 않을 것이라 예상한다. 따라서 대상 암호에 대한 양자회로 구현을 통해 Post-quantum 보안 강도를 확인하여 대규모 양자 컴퓨터 시대에 대비할 수 있다. 본 논문에서는 모든 SIMECK 경량 암호군에 대해 양자 자원(큐비트, 양자 게이트)을 최소화 한 기법으로 설계된 최적의 양자회로 구현 결과를 제시하고 각 함수별 양자 회로 동작을 설명한다. 마지막으로 제안된 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원 추정 결과를 SIMON 양자 회로 결과와 비교하고 Grover 공격 비용을 계산하여 SIMECK 경량암호의 Post-quantum 보안 강도를 평가한다. Post-quantum 보안 강도 평가 결과 모든 SIMECK 경량 암호군이 NIST 보안 강도에 도달하지 못했다. 따라서 대규모 양자 컴퓨터 등장 시 SIMECK 암호의 안전성이 불명확하다고 예상하며 이에 대해 본 논문에서는 보안 강도를 높이기 위한 방안으로 블록사이즈 및 라운드 수와 키 길이를 증가시키는 것이 적합하다고 판단한다. Block cipher is not expected to be safe for quantum computer, as Grover's algorithm reduces the security strength by accelerating brute-force attacks on symmetric key ciphers. So it is necessary to check the post-quantum security strength by implementing quantum circuit for the target cipher. In this paper, we propose the optimal quantum circuit implementation result designed as a technique to minimize the use of quantum resources (qubits, quantum gates) for SIMECK lightweight cryptography, and explain the operation of each quantum circuit. The implemented SIMECK quantum circuit is used to check the estimation result of quantum resources and calculate the Grover attack cost. Finally, the post-quantum strength of SIMECK lightweight cryptography is evaluated. As a result of post-quantum security strength evaluation, all SIMECK family cipher failed to reach NIST security strength. Therefore, it is expected that the safety of SIMECK cipher is unclear when large-scale quantum computers appear. About this, it is judged that it would be appropriate to increase the block size, the number of rounds, and the key length to increase the security strength.

Quantum neural network를 활용한 암호 연구 동향

송경주 ( Gyeong-ju Song ),장경배 ( Kyung-bae Jang ),엄시우 ( Si-woo Eum ),심민주 ( Min-joo Sim ),서화정 ( Hwa-jeong Seo ) 한국정보처리학회 2021 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.28 No.2

고전적인 인공 신경망을 암호 분야에 사용하기 위한 연구들이 이뤄지고 있으며 다양한 암호 관련 분야에서의 사용이 제안되었다. 더 나아가 최근에는 양자 컴퓨터의 연산속도 이점을 활용해서 고전적인 인공 신경망을 학습하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 양자컴퓨터의 양자 알고리즘은 기존 컴퓨터에서 보여주지 못한 연산속도를 보여주었으며 앞으로의 잠재력이 기대되고 있다. 본 논문에서는 Quantum Neural Network (QNN)를 활용한 암호 연구 동향에 대해 살펴본다.

SIMECK에 대한 양자회로 최적화 구현

송경주 ( Gyeong-ju Song ),장경배 ( Kyung-bae Jang ),심민주 ( Min-joo Sim ),서화정 ( Hwa-jeong Seo ) 한국정보처리학회 2022 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.29 No.2

대규모 양자컴퓨터가 등장하면 기존 암호체계가 더 이상 안전하지 않을 것이라 예상한다. 양자 알고리즘인 Grover‘s 알고리즘은 대칭키 암호에 대한 brute-force attack을 가속화 시켜 보안강도를 감소시킨다. 따라서 양자컴퓨터의 가용 자원이 암호공격에 필요한 자원에 도달했을 때, 공격 대상 암호가 깨지는 시점으로 보고 있다. 많은 선행 연구들은 암호를 양자회로로 구현하여 공격에 필요한 자원을 추정하고 암호에 대한 양자 강도를 확인하였다. 본 논문에서는 이러한 연구동기로 ARX 구조의 SIMECK 경량암호에 대한 양자회로를 처음으로 제안한다. 우리는 SIMECK 양자회로에 대한 최적의 양자회로 구현을 제시하고 각 함수의 동작을 설명한다. 마지막으로 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원을 추정하고 SIMON 양자회로와 비교하여 평가한다.

Mediating Effect of Ego-Integrity between Basic Psychological need and Successful Aging of the Elderly

Young-Mun Cho(조영문),Min-Ju Jang(장민주),Min-Ji Jang(장민지) 한국성인간호학회 2019 성인간호학회 학술대회 Vol.2019 No.5

64-bit ARM 프로세서 상에서의 블록암호 PIPO 병렬 최적 구현

엄시우 ( Si Woo Eum ),권혁동 ( Hyeok Dong Kwon ),김현준 ( Hyun Jun Kim ),장경배 ( Kyoung Bae Jang ),김현지 ( Hyun Ji Kim ),박재훈 ( Jae Hoon Park ),송경주 ( Gyeung Ju Song ),심민주 ( Min Joo Sim ),서화정 ( Hwa Jeong Seo ) 한국정보처리학회 2021 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.10 No.8

ICISC’20에서 발표된 경량 블록암호 PIPO는 비트 슬라이스 기법 적용으로 효율적인 구현이 되었으며, 부채널 내성을 지니기에 안전하지 않은 환경에서도 안정적으로 사용 가능한 경량 블록암호이다. 본 논문에서는 ARM 프로세서를 대상으로 PIPO의 병렬 최적 구현을 제안한다. 제안하는 구현물은 8평문, 16평문의 병렬 암호화가 가능하다. 구현에는 최적의 명령어 활용, 레지스터 내부 정렬, 로테이션 연산 최적화 기법을 사용하였다. 또한 레지스터 내부 정렬을 매 라운드마다 진행하는 구현물과, 정렬을 최소화하는 구현물 두 종류로 구분하여 구현한다. 구현은 A10x fusion 프로세서를 대상으로 한다. 대상 프로세서 상에서, 기존 레퍼런스 PIPO 코드는 64/128, 64/256 규격에서 각각 34.6 cpb, 44.7 cpb의 성능을 가지나, 제안하는 기법 중, 일반 구현물은 8평문 64/128, 64/256 규격에서 각각 12.0 cpb, 15.6 cpb, 16평문 64/128, 64/256 규격에서 각각 6.3 cpb, 8.1 cpb의 성능을 보여준다. 이는 기존 대비 각 규격별로 8평문 병렬 구현물은 약 65.3%, 66.4%, 16평문 병렬 구현물은 약 81.8%, 82.1% 더 좋은 성능을 보인다. 레지스터 최소 정렬 구현물은 8평문 64/128, 64/256 규격에서 각각 8.2 cpb, 10.2 cpb, 16평문 64/128, 64/256 규격에서 각각 3.9 cpb, 4.8 cpb의 성능을 보여준다. 이는 기존 레퍼런스 코드 구현물 대비 각 규격별로 8평문 병렬 구현물은 약 76.3%, 77.2%, 16평문 병렬 구현물은 약 88.7% 89.3% 더 향상된 성능을 가진다. The lightweight block cipher PIPO announced at ICISC’20 has been effectively implemented by applying the bit slice technique. In this paper, we propose a parallel optimal implementation of PIPO for ARM processors. The proposed implementation enables parallel encryption of 8-plaintexts and 16-plaintexts. The implementation targets the A10x fusion processor. On the target processor, the existing reference PIPO code has performance of 34.6 cpb and 44.7 cpb in 64/128 and 64/256 standards. Among the proposed methods, the general implementation has a performance of 12.0 cpb and 15.6 cpb in the 8-plaintexts 64/128 and 64/256 standards, and 6.3 cpb and 8.1 cpb in the 16-plaintexts 64/128 and 64/256 standards. Compared to the existing reference code implementation, the 8-plaintexts parallel implementation for each standard has about 65.3%, 66.4%, and the 16-plaintexts parallel implementation, about 81.8%, and 82.1% better performance. The register minimum alignment implementation shows performance of 8.2 cpb and 10.2 cpb in the 8-plaintexts 64/128 and 64/256 specifications, and 3.9 cpb and 4.8 cpb in the 16-plaintexts 64/128 and 64/256 specifications. Compared to the existing reference code implementation, the 8-plaintexts parallel implementation has improved performance by about 76.3% and 77.2%, and the 16-plaintext parallel implementation is about 88.7% and 89.3% higher for each standard.