8비트 마이크로컨트롤러 유닛 상에서 Rainbow 최적화 구현 및 분석
Compact Implementation and Analysis of Rainbow on 8bits-Microcontroller Uunit
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초록
본 논문에 이차식 기반 서명인 Rainbow를 8비트 MCU(Microcontroller Unit)에 적용하기 위해 최적화 하는방안을 검토하고 구현한다. 양자 컴퓨터가 개발되면서 기존의 암호 알고리즘 특히, 서명 기법의 보안성을 위협함에 따라 IoT 기기에도 양자내성을 갖춘 서명 기법을 적용해야할 필요성이 있다. 현재 제안된 양자내성암호는 격자 기반,해쉬 기반, 코드 기반 그리고 다변수 이차식 기반 암호 알고리즘 및 서명 기법들이 있는데, 특히 다변수 이차식 서명기법은 기존의 서명 기법과 비교해 속도가 빨라 IoT 기기에 적합하다. 그러나 키의 길이가 크고 연산이 많아 IoT 기기 중 메모리와 성능에 큰 제약이 있는 8비트 MCU에는 기존의 구조 그대로 구현하기 어려워 이에 적합한 최적화가필요하다. 따라서 본 논문에서는 다변수 이차식 서명 기법인 Rainbow를 8비트 MCU에 키를 나누어 저장하는 방안과 연산방식을 최적화하여 메모리 소모가 적고 연산 속도가 빠르게 알고리즘을 개선하고, 구현해본 후 각 최적화 방식에 따른 성능을 비교한다.
Abstract
In this paper, we propose and implement a method to optimize Rainbow for 8 bit MCU(Microcontroller Unit). Asquantum computers have been developed, the security of existing cryptography, especially the signature algorithms, has beenthreatened, so it is necessary to apply a signature scheme with a quantum-resistance to IoT devices. Currently, the proposedPQC(Post Quantum Cryptography) are lattice-based, hash-based, code-based, and MQ(Multivariate Quadratic)-basedcryptographic algorithms and signature schemes. In particular, MQ-based signature schemes are faster than conventionalsignature schemes and are suitable for IoT devices Do. However, it is difficult to apply 8-bit MCU, which has a large keylength and large number of computations, to the memory and performance of IoT devices. In this paper, we propose amethod of storing Rainbow, which is a MQ-based signing scheme, in 8-bit MCU by dividing the key and optimizing thecomputation method. By reducing the memory consumption and improving the algorithm speedily, Compare performance.
참고문헌 (16)
- "A Preview of Bristlec one" (2018)[URL]
- Sandeep Kumar Rao, "The AES-256 Cryptosystem Resis ts Quantum Attacks", proc. of Interna tinal Journal of Advanced Research in Computer Science, 8(3), pp.404~408 (2017)
- Kyung-Ah Sim, "An Existential Unforge able Signature Scheme Based on Mult ivariate Quadratic Equations", proc. o f Advances in Cryptology – ASIACRY PT 2017. ASIACRYPT 2017, LNCS, 10624, pp.37~64 (2017)
- Tae-hwan Park, "Post Quan tum Cryptography Latest Software Im plementation Trends", Journal of Kore an Institute of Information Security a nd Cryptology, 27(6), pp.21~28 (2017)
- "Multivariatee Quadratic Pu blic-Key Cryptography Part 2: Big Fie ld Schemes" (2017)[URL]
- Peter Czypek, "Implementing Multivar iate Quadratic Public Key Signature S chemes on Embedded Devices", Ph. D., Chair for Embedded Security, pp.2012
- Aviad Kipnis, "Unbalanced Oil and Vine gar schemes", Advanced in Cryptology – EUROCRYPT'99, LNCS, 1592, pp.206~222 (1999)
- Jintai Ding, "Rain bow, a New Multivariate polynomial S ignature scheme", Applied Cryptograp hy and Network Security, LNCS, 3531, pp.164~175 (2005)
- Zhiniang Peng, "Ci rculant Rainbow : A New Rainbow Var iant with Shorter Private Key and Fa ster Signature Generation", IEEE Acc ess, 5, pp.11877~11886 (2017)
- James S. Plank, "Screaming fast G alois field arithmetic using intel SIM D instructions", Conference: FAST: U SENIX Conference on File and Storag e Technologies, 11, pp.299~306 (2013)
- James Westall, "An Introduction to Galois Fields and R eed-Solomon Coding", ISchool of Comp uting Clemson University Clemson, 29634~21906 (2010)
- Software Interfac e, "Computer Organization and D esign : the Hardware", pp.1998, David A. Patterson
- Youjin Kim, "Optimization of Embedd ed Programming C code", pp.161~174 (2008), Hanbit medi a
- Peter Czypek, "Efficient Implementations of MQPKS on Constrained Devices", International Workshop on Cryptog raphic Hardware and Embedded Syste ms, LNCS, 7428, pp.374~389 (2012)
- Albrecht Petzoldt, "Small Public Keys and Fast Verifi cation for Multivariate Quadratic Pub lic Key Systems", In Internationa l Workshop on Cryptographic Hardwa re and Embedded Systems, LNCS, 7428, pp.475~490 (2011)
- Jintai Ding, "Rainbow. NIST submission", ~ (2017)