경량 암호 알고리듬 CHAM에 대한 오류 주입 공격

국문 초록 (Abstract)

최근 가용 자원이 제한된 디바이스에서 사용할 수 있는 구현 성능이 효율적인 경량 블록 암호 알고리듬 CHAM이 제안되었다. CHAM은 키의 상태를 갱신하지 않는 스케줄링 기법을 사용함으로써 키 저장 공간을 획기적으로 감소시켰으며, ARX(Addition, Rotation, and XOR) 연산에 기반하여 설계함으로써 계산 성능을 크게 향상시켰다. 그럼에도 불구하고 본 논문에서는 CHAM은 오류 주입 공격에 의해 라운드 키가 노출될 가능성이 있으며 4개의 라운드 키로부터 마스터 비밀 키를 추출할 수 있음을 보이고자 한다. 제안된 오류 주입 기법을 사용하면 약 24개의 정상-오류 암호문 쌍을 이용하여 CHAM-128/128에 사용된 비밀 키를 찾을 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, a family of lightweight block ciphers CHAM that has effective performance on resource-constrained devices is proposed. The CHAM uses a stateless-on-the-fly key schedule method which can reduce the key storage areas. Furthermore, the core design of CHAM is based on ARX(Addition, Rotation and XOR) operations which can enhance the computational performance. Nevertheless, we point out that the CHAM algorithm may be vulnerable to the fault injection attack which can reveal 4 round keys and derive the secret key from them. As a simulation result, the proposed fault injection attack can extract the secret key of CHAM-128/128 block cipher using about 24 correct-faulty cipher text pairs.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• ABSTRACT
• I. 서론
• II. CHAM 경량 암호 알고리즘
• III. CHAM에 대한 오류 주입 공격 모델
• IV. 오류 주입 공격 시뮬레이션
• V. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 서화정, "저사양 8-bit AVR 프로세서 상에서의 초경량 블록 암호 알고리즘 CHAM 메모리 최적화 구현" 한국정보보호학회 28 (28): 545-550, 2018

2 박명서, "블록 암호 LEA에 대한 차분 오류 공격" 한국정보보호학회 24 (24): 1117-1127, 2014

3 P. Kocher, "Timing Attacks on Implementation of Diffie-Hellman, RSA, DSS, and Other Systems" 104-113, 1996

4 R. Beaulieu, "The SIMON and SPECK lightweight block ciphers" 1-6, 2015

5 J. Coron, "Resistance against differential power analysis for elliptic curve cryptosystems" 292-302, 1999

6 T. Messerges, "Power analysis attacks of modular exponentiation in smartcard" 144-157, 1999

7 D. Boneh, "On the Importance of Checking Cryptographic Protocols for Faults" 37-51, 1997

8 D. Hong, "LEA, A 128-bit block cipher for fast encryption on common processors" 3-27, 2014

9 D. Hong, "HIGHT: A new block cipher suitable for low-resource device" 4249 : 46-59, 2006

10 E. Biham, "Differential fault analysis of secret key cryptosystems" 513-525, 1997

11 H. Tupsamudre, "Differential Fault Analysis on the Families of SIMON and SPECK Ciphers" 40-48, 2014

12 B. Koo, "CHAM : A Family of lightweight block ciphers for resource-constrained devices" 3-25, 2017

13 National Institute of Standards, "Advanced Encryption Standards" 2001

14 TTA, "128-bit lightweight block cipher LEA" 2013