표제지
목차
국문요약 11
Abstract 12
제1장 서론 14
제1절 연구의 필요성 14
제2절 연구 방법 및 구성 15
제2장 연구 배경 16
제1절 기존 암호 체계 16
제2절 양자내성암호(Post-Quantum Cryptography) 18
2.1. 양자내성암호 18
2.2. 키 캡슐화 방식(Key Encapsulation Mechanism) 20
2.3. 격자-기반 암호(Lattice-based Cryptography) 21
2.4. Ring-LWE 21
2.5. Module-LWE 23
제3절 ML-KEM 24
3.1. ML-KEM 암호 알고리즘 24
3.2. K-PKE 25
3.3. ML-KEM 30
3.4. General 알고리즘 32
3.5. NTT 알고리즘 37
제3장 ML-KEM 아키텍처 43
제1절 ML-KEM 아키텍처 43
제2절 ML-KEM 동작 45
2.1. Key generation 과정 45
2.2. Encapsulation 과정 46
2.3. Decapsulation 과정 47
2.4. Timing Diagram 49
제3절 세부 연산기 모듈 아키텍처 52
3.1. NTT 아키텍처 52
3.2. 서브 연산기 모듈 57
제4장 기능 검증 및 성능 비교 62
제1절 ML-KEM 아키텍처 기능 검증 62
제2절 ML-KEM 아키텍처 성능 비교 66
제5장 결론 69
참고문헌 70
표 1. 양자내성암호 공모전 3차 후보군 18
표 2. 양자내성암호 최종 채택 알고리즘 19
표 3. 제안하는 가변적인 ML-KEM 아키텍처의 구현 및 성능 분석(KeyGen/Encaps/Decaps) 67
표 4. 제안하는 가변적인 ML-KEM 아키텍처의 성능 비교 68
그림 1. 대칭키 암호 17
그림 2. 비대칭키 암호 17
그림 3. 하이브리드 암호 17
그림 4. KEM을 이용한 키 교환 방식 19
그림 5. 격자 기반에 대한 예시 20
그림 6. Ring-LWE 암호 21
그림 7. Module-LWE 암호 23
그림 8. Keccak에 사용되는 Sponge 구조 31
그림 9. Cooley-Tukey algorithm data flow (N=8) 40
그림 10. Gentleman-Sande algorithm data flow(N=8) 40
그림 11. Pipeline-기반 NTT Architecture 41
그림 12. Memory-기반 NTT Architecture 41
그림 13. 제안한 가변적인 ML-KEM 아키텍처 44
그림 14. ML-KEM에서 Key Generation 동작 과정 46
그림 15. ML-KEM에서 Encapsulation 동작 과정 48
그림 16. ML-KEM에서 Decapsulation 동작 과정 49
그림 17. Key generation 동작 타이밍도 50
그림 18. Encapsulation 동작 타이밍도 51
그림 19. Decapsulation 동작 타이밍도 51
그림 20. Memory-기반 NTT 구조 53
그림 21. NTT와 INTT 동작 시, Logic Sequence 54
그림 22. Barrett Reduction 구조 55
그림 23. Dadda Tree Reduction 구조 56
그림 24. Hash Sampler 모듈 구조 58
그림 25. Rejection Sampler 모듈 구조 58
그림 26. Binomial Sampler 모듈 구조 58
그림 27. Point-Wise Multiplication 모듈 구조 60
그림 28. Compress 모듈 구조 60
그림 29. Decompress 모듈 구조 60
그림 30. Key Encoder 모듈 구조 61
그림 31. Key Decoder 모듈 구조 61
그림 32. Security Level 1 동작 시뮬레이션 파형 63
그림 33. Security Level 3 동작 시뮬레이션 파형 64
그림 34. Security Level 5 동작 시뮬레이션 파형 64
그림 35. Level 1 보안 수준의 ML-KEM 전체 시뮬레이션 파형 65
그림 36. Level 3 보안 수준의 ML-KEM 전체 시뮬레이션 파형 65
그림 37. Level 5 보안 수준의 ML-KEM 전체 시뮬레이션 파형 65