SEED 블록 암호 알고리즘 확산계층에서 낮은 복잡도를 갖는 부채널 분석

원유승(Yoo-Seung Won),박애선(Aesun Park),한동국(Dong-Guk Han) 한국정보보호학회 2017 정보보호학회논문지 Vol.27 No.5

임베디드 장비의 가용성을 고려했을 때, 안전성과 효율성이 동시에 제공될 수 있는 1차 마스킹과 하이딩 대응기법과 같이 조합된 대응기법은 꽤 매력적이다. 특히, 효율성을 제공하기 위하여 첫 번째와 마지막 라운드의 혼돈 및 확산 계층에 조합된 대응기법을 적용할 수 있다. 또한, 중간 라운드에는 1차 마스킹 또는 대응기법이 없게 구성한다. 본 논문에서, 확산 계층의 출력에서 낮은 복잡도를 갖는 최신 부채널 분석을 제안한다. 일반적으로, 공격자는 높은 공격 복잡도 때문에 확산 계층의 출력을 공격 타겟으로 설정할 수 없다. 블록 암호의 확산 계층이 AND 연산들로 구성되어있을 때, 공격 복잡도를 줄일 수 있다는 것을 보인다. 여기서, 우리는 주 알고리즘을 SEED로 간주한다. 그러면, S-box 출력과 확산 계층 출력과의 상관관계에 의해 2<SUP>32</SUP>를 갖는 공격 복잡도는 2<SUP>16</SUP>으로 줄일 수 있다. 더욱이, 일반적으로 주 타겟이 S-box 출력이라는 사실과 비교하였을 때, 시뮬레이션 파형에서 요구되는 파형 수가 43~98%가 감소할 수 있다는 것을 입증한다. 게다가, 실제 장비에서 100,000개 파형에 대해 일반적인 방법으로 옳은 키를 추출하는 것을 실패하였음에도, 제안된 방법에 의해 옳은 키를 찾는데 8,000개의 파형이면 충분하다는 것을 보인다. When the availability of embedded device is considered, combined countermeasure such as first-order masking and hiding countermeasures is quite attractive because the security and efficiency can be provided at the same time. Especially, combined countermeasure can be applied to the confusion and diffusion layers of the first and last rounds in order to provide the efficiency. Also, the middle rounds only employs first-order masking countermeasure or no countermeasure. In this paper, we suggest a novel side channel analysis with low complexity in the output of diffusion layer. In general, the attack target cannot be set to the output of diffusion layer owing to the high complexity. When the diffusion layer of block cipher is composed of AND operations, we show that the attack complexity can be reduced. Here, we consider that the main algorithm is SEED. Then, the attack complexity with 2<SUP>32</SUP> can be reduced by 2<SUP>16</SUP> according to the fact that the correlation between the combination of S-box outputs and that of the outputs of diffusion layer. Moreover, compared to the fact that the main target is the output of S-box in general, we demonstrate that the required number of traces can be reduced by 43~98% in terms of simulated traces. Additionally, we show that only 8,000 traces are enough to retrieve the correct key by suggested scheme, although it fails to reveal the correct key when performing the general approach on 100,000 traces in realistic device.

균일한 해밍웨이트를 제공하는 소프트웨어 AES에 대한 부채널 분석

원유승 ( Yoo-seung Won ),한동국 ( Dong-guk Han ),최두호 ( Dooho Choi ) 한국정보처리학회 2013 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.20 No.1

암호 알고리즘이 탑재된 환경에서 암호 알고리즘의 이론적 안전성이 고려되어도 환경에 의존한 부가적 정보를 활용하는 부채널 분석에 대한 안전성이 검토되어야 한다. 최근까지 부채널 분석에 대한 안전성을 고려한 대응기법으로 마스킹 기법이 적용되었으나, 이와는 상반된 개념인 하드웨어 DPL(Dual-rail with Precharge Logic) 기법을 응용한 균일한 해밍웨이트를 제공하는 소프트웨어 AES(Advanced Encryption Standard)가 제안되었다. 최근, 소프트웨어 기반 블록암호에 대해 고차 마스킹 부채널 대응법의 비효율성으로 새로운 방법에 대한 다양한 시도가 되고 있으며, 그 중 균일한 해밍웨이트를 제공하는 표현 방법이 효율적이고 안전한 새로운 대응법으로 검토되어지고 있다. 하지만, 논문에서는 균일한 해밍웨이트 데이터 표현방법 기반 부채널 대응법을 해독하는 차분전력분석 방법을 소개한다. 실험을 통해, AES 128비트 키 중 일부분이 분석됨을 확인하였다. 이는 공격자가 테이블 변환정보를 활용할 수 있다는 다소 강력한 가정하에 실험하였기 때문이다. 앞선 가정 하에 안전성을 제공하기 위해서는 차후 추가적 대응기법이 고려되어야 한다.

콜드 부트 공격 기술 및 최신 동향 분석

원유승(Yoo-Seung Won),한동국(Dong-Guk Han) 한국정보보호학회 2021 情報保護學會誌 Vol.31 No.1

일반·보안 기기에서 개인 정보 및 비밀 정보가 많은 부분에서 취급된다. 보안 기기라고 할지라도 전원이 인가되지 않으면 데이터가 초기화되는 RAM의 물리적 특성을 고려하여, 보안영역으로 간과될 수 있다. 하지만 2008년 이후, RAM의 표면 온도를 현저히 낮추면 전원이 인가되지 않아도 RAM 데이터가 초기화되지 않는 특징을 활용한 콜드 부트 공격이 제기되어, 지금까지 활발히 연구되어 하나의 보안이 필요한 영역으로 자리매김하고 있다. 본 논문에서는 콜드 부트 공격의 방법론과 발전 동향, 콜드 부트 공격에 대한 물리적 특성 및 디스크 암호화 솔루션에 적용 가능한 콜드 부트 공격을 설명한다. 또한, 국내 연구에 간과될 수 있는 콜드 부트 공격을 고취시키기 위하여, 이에 대한 대응기법도 소개한다.

위치 정보를 이용한 모바일 애드 혹 네트워크의 효율적인 경로 유지 알고리즘

원유승(Yoo-Seung Won),정재일(Jae-Il Jung) 한국통신학회 2008 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2008 No.4

AES 혼합 구현 기법이 부채널 분석에 미치는 영향

원유승 ( Yoo-seung Won ),박명서 ( Myung-seo Park ),이예림 ( Ye-rim Lee ),한동국 ( Dong-guk Han ) 한국정보처리학회 2012 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.19 No.2

스마트 디바이스 내에 내재된 암호 알고리즘의 이론적인 안전성이 보장되었더라도 연산 수행 시 소모되는 전력소모, 전자기파와 같은 물리적 정보와의 관계를 분석하는 부채널 공격에 대해 취약하다. 이에 대해 부채널 공격의 대표적 대응 기법으로 셔플링 기법과 마스킹 기법이 제안되었다. 특히 셔플링을 활용한 대응 기법은 효율성을 최대한 유지하면서 분석의 난이도를 높이는 기법으로 잘 알려져 왔다. 본 논문에서는 AES 대칭키 암호의 부채널 대응 기법으로 8가지 AES 구현 기법을 셔플링 하여 구현할 경우 부채널 분석에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 실험 결과 실제 기대되어지는 분석 난이도는 셔플링을 하지 않은 것에 비해 64배 정도 공격 복잡도가 높아져야 하지만, 실제는 7배정도의 공격 복잡도 증가로 분석이 되었다.

SWAT-SWMM 결합모형의 개발 (I) 모형의 개발

김남원,원유승,Kim, Nam-Won,Won, Yoo-Seung 한국수자원학회 2004 한국수자원학회논문집 Vol.37 No.7

장기적 유출 측면에서 유역의 도시화는 불투수면적의 확대로 인한 토지이용변화, 인위적 구조물의 설치여부, 하천 환경의 변화를 유발하며 따라서 도시화되기 이전과 매우 다른 형태의 유출거동 특성을 가진다. 따라서 자연적인 유출 성분변화 특성은 물론 도시화 유역 특성변화요소를 적절히 반영함으로써 지표수, 하천수, 지하수 등의 수문순환 요소를 장기적인 측면에서 정량적으로 평가할 수 있는 유출모의모형이 필요하다. 본 연구에서는 준 분포형 장기 유출모형인 SWAT모형과 도시지역의 유출해석에 주로 이용되는 SWMM 모형의 RUNOFF 블록을 결합함으로써 자연유역은 물론 도시유역의 제반 유역특성을 충분히 고려할 수 있는 장기유출모형인 SWAT-SWMM 모형을 개발하였다. SWAT-SWMM 결합모형의 구정방법 및 모형의 한계 그리고 결합모형의 모식을 중심으로 두 모형의 결합상황을 기술하였다. From the continuous long-term rainfall-runoff standpoint, the urbanization within a watershed causes land use change due to the increase in impervious areas, the addition of manmade structures, and the changes in river environment. Therefore, rainfall-runoff characteristics changes drastically after the urbanization. Due to these reasons, there exists the demand for rainfall-runoff simulation model that can quantitatively evaluate the components of hydrologic cycle including surface runoff, river flow, and groundwater by considering urban watershed characteristics as well as natural runoff characteristics. In this study, continuous long-term rainfall-runoff simulation model SWAT-SWMM is developed by coupling semi-distributed continuous long-term rainfall-runoff simulation model SWAT with RUNOFF block of SWMM, which is frequently used in the runoff analysis of urban areas in order to consider urban watershed as well as natural watershed. The coupling of SWAT and SWMM is described with emphasis on the coupling scheme, model limitations, and the schematics of coupled model.

무심천 유역에 대한 지표수-지하수 통합모형의 적용

김남원(Nam Won Kim),정일문(Il Moon Chung),이정우(Jeongwoo Lee),원유승(Yoo Seung Won) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10

시공간적 변동성을 고려한 무심천 유역의 지하수 함양량 추정

김남원,정일문,원유승,이정우,이병주,Kim Nam-Won,Chung Il-Moon,Won Yoo-Seung,Lee Jeong-Woo,Lee Byung-Ju 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.5

지하수 함양량을 정확하게 산정하는 것은 지하수계의 적절한 관리를 위해서 매우 중요하다. 국내에서 주로 사용되는 지하수 함양량 추정방법은 지하수위 변동법, 기저유출 분리법, 연단위 물수지 분석법 등이 있다. 그러나, 이들 방법은 집중형 개념을 기반으로 하거나 국지적인 규모로 다뤄지기 때문에 기후조건, 토지이용, 토양조건, 수리지질학적 비균질성에 의한 함양량의 시공간적 변동성을 반영할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 유역내의 토양 및 토지이용에 따른 비균질성을 반영할 수 있는 SWAT 모형을 이용하여 시공간적 변동성을 고려한 지하수 함양량을 산정하는 방법을 제시하였다. SWAT 모형은 유역내 일단위 지표면 유출량, 증발산량, 토양저류량, 함양량, 지하수유출량 등의 수문성분을 계산할 수 있는 모형이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 미호천 유역의 최상류인 무심천 유역에 적용하였다. 2001년-2004년까지의 기간동안 지하수 함양량을 포함한 유역의 일단위 수문성분들을 모의하였으며, 유역출구점에서의 실측 일유춘자료와 모의 일유출자료의 비교를 통해서 모의결과의 유효성을 검토하였다. 지하수 함양량의 시공간적 변화를 분석한 결과, 지하수 함양량의 변동성은 토지이용도 뿐만 아니라, 유역경사와 같은 지형인자에도 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. The accurate estimation of groundwater recharge is important for the proper management of groundwater systems. The widely used techniques of groundwater recharge estimation include water table fluctuation method, baseflow separation method, and annual water balance method. However, these methods can not represent the temporal-spatial variability of recharge resulting from climatic condition, land use, soil storage and hydrogeological heterogeneity because the methods are all based on the lumped concept and local scale problems. Therefore, the objective of this paper is to present an effective method for estimating groundwater recharge with spatial-temporal variability using the SWAT model which can represent the heterogeneity of the watershed. The SWAT model can simulate daily surface runoff, evapotranspiration, soil storage, recharge, and groundwater flow within the watershed. The model was applied to the Musimcheon watershed located in the upstream of Mihocheon watershed. Hydrological components were determined during the period from 2001 to 2004, and the validity of the results was tested by comparing the estimated runoff with the observed runoff at the outlet of the catchment. The results of temporal and spatial variations of groundwater recharge were presented here. This study suggests that variations in recharge can be significantly affected by subbasin slope as well as land use.

완전 연동형 SWAT-MODFLOW 결합모형 (II) 모형의 평가

김남원,정일문,원유승,Kim, Nam-Won,Chung, Il-Moon,Won, Yoo-Seung 한국수자원학회 2004 한국수자원학회논문집 Vol.37 No.6

본 연구에서는 국내에서 독자적으로 개발한 완전 연동형 SWAT-MODFLOW결합모형을 평가하였다. 결합모형은 함양량의 시공간적 변동성을 반영할 수 있어 기존 지하수 모델링에 있어서 함양량을 현실적으로 고려하지 못했던 부분이 크게 개선될 것으로 판단된다. 또한 SWAT의 지하수 모형성분은 집중형이므로 분포형 매개변수의 입력이 어렵고 지하수위의 변화 등을 고려하지 못하나 결합모형은 지하수부분에 MODFLOW모형을 탑재시킴으로써 완벽한 시간단계별 지하수위 분포를 재생해 낼 수 있었다. 마지막으로 하천네트워크-대수층간의 상호작용에 있어서 SWAT은 일방향만을 고려하나 결합모형은 양방향 상호작용을 모두 고려할 수 있어 실제적인 하천-대수층간의 경계유량을 고려할 수 있어 유역내 기저 유출량 및 총 유출량의 신뢰성이 크게 증대될 것으로 기대된다. In this study, comprehensive evaluation on the fully coupled SWAT-MODFLOW model is performed. Since combined model can consider the spatially varied daily recharge rate, groundwater modeling would be greatly enhanced. Also, combined model has been able to generate the distribution of groundwater heads with time, surface-subsurface flow modeling would be greatly advanced. River-aquifer interaction is well established in the combined model considering two-way interactions. Consequently, the reliability of groundwater discharge and total runoff of watershed would be greatly enhanced when combined model is used.

지하수 이용이 하천에 미치는 영향 분석

김남원 ( Nam Won Kim ),이정우 ( Jeong Woo Lee ),정일문 ( Il Moon Chung ),원유승 ( Yoo Seung Won ),성지연 ( Ji Yon Seong ) 대한지질공학회 2011 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2011 No.1