경량화 암호의 GEZEL을 이용한 효율적인 하드웨어/소프트웨어 통합 설계 기법에 대한 연구
Research on efficient HW/SW co-design method of light-weight cryptography using GEZEL
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초록
본 논문에서는 하드웨어로 경량 암호 HIGHT, PRESENT, PRINTcipher를 설계하고 소프트웨어로 암호 운영모드를 구현하여 대칭키 암호에 대한 효율적인 하드웨어/소프트웨어 통합설계 방법을 제안하였다. 우선 효과적인 통합설계 언어인 GEZEL 기반으로 대칭키 암호를 하드웨어로 구현한 후 FSMD 방식의 각 암호 모듈을 unfolding,retiming 등 하드웨어 최적화 이론을 적용하여 성능을 향상시켰다. 또한, 8051 마이크로프로세서에 대칭키 암호 운영모드를 C언어로 구현하여 서로 다른 운영모드를 지원하는 다양한 플랫폼에 적용할 수 있게 하였다. 이때 하드웨어/소프트웨어간의 신뢰성 있는 통신 확립과 통신 간 발생할 수 있는 시간 지연을 막기 위하여 하드웨어의 통신 코어와 암호코어를 분리하여 병렬적으로 수행되어 암호화 연산 수행 중에도 메시지를 송/수신 할 수 있도록 처리하는 개선된handshake 프로토콜을 사용하여 전체적인 성능을 향상시켰다.
Abstract
In this paper, we propose the efficient HW/SW co-design method of light-weight cryptography such as HIGHT, PRESENTand PRINTcipher using GEZEL. At first the symmetric cryptographic algorithms were designed using the GEZEL languagewhich is efficiently used for HW/SW co-design. And for the improvement of performance the HW optimization theory such asunfolding, retiming and so forth were adapted to the cryptographic HW module conducted by FSMD. Also, the operation modesof those algorithms were implemented using C language in 8051 microprocessor, it can be compatible to various platforms. Forproviding reliable communication between HW/SW and preventing the time delay the improved handshake protocol was chosenfor enhancing the performance of the connection between HW/SW. The improved protocol can process the communication-coreand cryptography-core on the HW in parallel so that the messages can be transmitted to SW after HW operation and receivedfrom SW during encryption operation.
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