GPU를 활용한 고속 소프트웨어 암호모듈 설계 및 구현
Design and Implementation of High-Speed Software Cryptographic Modules Using GPU
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초록
사람들의 개인정보와 국가의 기밀을 안전하게 보호하기 위해 다양한 암호 시스템과 알고리즘이 개발되었다. 암호모듈도 그 중 하나로, 수많은 기업과 국가 기관들이 자체적으로 개발한 다양한 암호모듈을 적극적으로 사용하게 되었다. 개발된 암호모듈에 대한 안전성과 정확성 등을 보장하기 위해서, 암호모듈 검증제도(CMVP)에 대한 중요성이 대두되었다. 국내에서도 암호모듈 검증제도(KCMVP)를 통해 암호모듈에 대한 보안 요구사항 충족 여부를 검증하고 있다. 그러나, 기존 CPU에서 동작하는 암호모듈은 대용량 데이터를 처리해야 하는 서버에서는 활용하기가 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 GPU를 활용하여 고속화된 암호 기능을 제공하는 소프트웨어(S/W) 암호모듈을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 GPU 활용 소프트웨어 암호모듈에 대한 구성과 동작 방식에 대하여 설명하고, GPU를추가적으로 활용함에 따라 발생하는 암호모듈 보안요구사항의 변동점과 만족사항을 제시한다. 또한, 개발된 본 암호모듈에 대한 기존 CPU 소프트웨어 암호모듈 대비 성능 향상폭을 제시한다. 본 논문의 결과는 IoT 기기를 관리하는서버나 클라우드 컴퓨팅 서버 등에서 암호 기능을 제공하는 암호모듈에 활용될 수 있다.
Abstract
To securely protect users' sensitive information and national secrets, the importance of cryptographic modules has been emphasized. Currently, many companies and national organizations are actively using cryptographic modules. In Korea, To ensure the security of these cryptographic modules, the cryptographic module has been verified through the Korea Certificate Module Validation Program(KCMVP). Most of the domestic cryptographic modules are CPU-based software (S/W). However,CPU-based cryptographic modules are difficult to use in servers that need to process large amounts of data. In this paper,we propose an S/W cryptographic module that provides a high-speed operation using GPU. We describe the configuration and operation of the S/W cryptographic module using GPU and present the changes in the cryptographic module security requirements by using GPU. In addition, we present the performance improvement compared to the existing CPU S/W cryptographic module. The results of this paper can be used for cryptographic modules that provide cryptography in servers that manage IoT (Internet of Things) or provide cloud computing.
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