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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.
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다중 위상 분할과 위상 랩핑 방법을 이용한 광 암호화 시스템
신창목,김수중,서동환,Shin Chang Mok,Kim Soo Joong,Seo Dong Hoan 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.42 No.6
In this paper, we proposed an optical security system based on a gray-image exclusive-OR encryption using multi-phase separation and phase-wrapping method. For encryption, a gray image is sliced into binary images, which have the same pixel value, and these images are encrypted by modified XOR rules with binary random images. The XORed images and the binary images respectively combined and converted into full phase images, called an encrypted image and a key image. For decryption, when the encrypted image and key image are used as inputs on optical elements, Practically due to limited controllability of phase range in optical elements, the original gray image cannot be efficiently reconstructed by these optical elements. Therefore, by decreasing the phase ranges of the encrypted image and key image using a phase-wrapping method and separating these images into low-level phase images using multi-phase separation, the gray image can be reconstructed by optical elements which have limited control range. The decrytion process is simply implemented by interfering a multiplication result of encrypted image and key image with reference light. The validity of proposed scheme is verified and the effects, which are caused by phase limitation in decryption process, is analyzed by using computer simulations. 본 논문에서는 exclusive-OR 연산을 기반으로 암호화된 그레이 영상에 위상 랩핑(phase-wrapping)과 다중 위상 분할(multi-phase separation)방법을 적용하여 광학적 복호화가 용이하도록 한 광 암호화 시스템을 제안하였다. 암호화시 그레이 영상을 이진 영상들의 합으로 분리한 후 각각의 이진영상을 이진 무작위 영상과 변형된 XOR(modified XOR) 연산을 수행하고, 연산된 이진 영상들과 이진 무작위 영상들을 따로 결합한 후 이를 위상 부호화하여 암호화 영상과 키 영상을 만든다. 복호화시 암호화 영상과 키 영상의 위상 정보를 광소자로 구현할 경우 제어 가능한 위상 범위의 현실적 한계로 인해 그레이 정보 복원에 제약이 따른다. 따라서 위상 랩핑(phase-wrapping) 방법으로 암호화 영상과 키 영상의 위상 범위를 줄이고, 다중 위상분할(multi-phase separation)로 이 영상들을 낮은 레벨의 위상영상들로 분할함으로써, 위상범위가 제한된 광소자로도 그레이영상의 복호화가 가능하도록 하였다. 복호화는 암호화 영상과 키 영상의 곱을 기준파와 간섭시켜 간단히 구현하며, 컴퓨터 모의 실험을 이용해 제안한 방법의 타당성과 복호화시 위상 범위의 제한에 따른 영향을 분석하였다.
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컴퓨터 홀로그래피와 프레넬 회절을 이용한 위상 영상 광 암호화 시스템
윤경효,신창목,조규보,김수중,김철수,서동환 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.11
In this paper, we propose a high-level optical encryption system, which is tolerant with noises and cropping, by encrypting the phase-encoded CGH pattern of original image with the phase-encoded Fresnel diffraction pattern of random key images. For encryption, the phase-encoded CGH pattern of original image is multiplied by conjugate components which are the phase-encoded Fresnel diffraction patterns of random key images. The original information can be reconstructed by multiplying encrypted image by phase-encoded Fresnel diffraction pattern of random key images and performing Fourier transform of the multiplication result. The proposed system is robust to noises and cropping due to characteristics of CGH pattern and can guarantee high-level encryption by using Fresnel diffraction information. We verified the validity of proposed system by computer simulations, numerical analysis of noises and cropping effect and optical experiment. 본 논문에서는 원 영상의 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram; CGH) 패턴을 위상 변조한 후, 위상 부호화한 무작위 키 영상들의 프레넬 회절(Fresnel difftaction) 위상 패턴과 곱하여 암호화함으로써 외부 교란이나 절단에 강하고, 암호화 수준이 높은 광 암호화 방법을 제안하였다. 암호화시 원 영상의 이진 CGH패턴을 위상 변조한 후, 이를 위상 키 영상들의 프레넬 회절 공액 위상정보와 곱하며, 복호화시 암호화 영상에 위상 키 영상들의 프레넬 회절 위상 정보를 다시 곱한 후 푸리에 변화시켜 원 영상 정보를 얻는다. 암호화 영상은 CGH 패턴 특성을 가지므로, 절단이나 외부 잡음에 강하며 프레넬 회절 정보를 이용하여 암호화함으로 높은 암호화 수준을 가진다. 컴퓨터 모의 실험을 통해 제안한 방법의 타당성을 확인하였으며 절단과 잡음에 대한 영향을 분석하였고, 위상 변조 특성이 있는 LCD를 사용하여 광학적으로 구현하였다.
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홀로그래픽 암호화 기법을 적용한 스마트카드 위.변조 차단
장홍종,이성은,이정현,Jang, Hong-Jong,Lee, Seong-Eun,Lee, Jeong-Hyeon 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.9 No.2
기존의 스마트카드는 사용자의 인증, 접근제어, 정보 저장·관리기능 등을 수행하기에 보안성이 매우 뛰어난 기반으로 부각되고 있으며 시장 또한 급성장하고 있다. 그러나 이런 급성장에 따라 해킹에 의한 위·변조 가능성 역시 점점 더 높아지고 있다. 이에 본 논문에서는 홀로그래픽 암호화 기반에서 각 다중화 및 암호키 다중화 기법을 사용하여 위·변조를 차단하였다. 또한 스마트카드 칩과 홀로그래픽 메모리 칩을 채택하여 기존의 스마트카드에서는 불가능했던 위·변조의 검증이 가능한 시스템을 제안하였다. Smartcard is highlighted as infrastructure that has an excellent security for executing functions such as user authentication, access control, information storage and control, and its market is expanding rapidly. But possibilities of forgery and alteration by hacking are increasing as well. This Paper makes cut off of Smartcard forgery and alteration that use angular multiplexing and private key multiplexing hologram on holographic security Encryption, and proposes system capable verfication of forgery and alteration impossible on existing smartrard by adopting smartcard chip and holographic memory chip.
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