Concepts de base
임의의 메시지를 하드웨어 기반 난수 비트 스트림에 삽입하여 암호화하는 간단하고 효율적인 방법인 BARN 암호화 기법을 제안한다.
Résumé
이 논문에서는 하드웨어 기반 진정한 난수 생성기(TRNG)에서 생성된 무작위 비트 스트림을 이용하여 메시지를 숨기는 새로운 암호화 기법인 BARN(Bury Among Random Numbers)을 소개한다.
BARN 알고리즘은 다음과 같이 작동한다:
- 메시지 M을 비트 단위로 표현한다.
- TRNG에서 생성된 무작위 비트 스트림 P를 준비한다.
- 키 K는 κ개의 자연수로 구성된다.
- 메시지 M의 j번째 비트를 P 스트림의 i번째 비트에 삽입한다. i는 키 K의 요소들을 순환적으로 사용하여 계산된다.
- 이 과정을 메시지 M의 모든 비트에 대해 반복한다.
BARN 기법은 계산적으로 매우 간단하며, 암호화와 복호화에 필요한 연산은 단순한 비트 삽입 작업뿐이다. 또한 TRNG에 의해 생성된 난수를 사용하므로 암호 해독을 위한 무차별 대입 공격이 매우 어렵다.
키 생성 방법에 대해서도 설명한다. 다양한 수 체계(ternary, quaternary, octal, decimal, hexadecimal)를 사용하여 TRNG에서 생성된 난수 비트 스트림에서 키를 생성할 수 있다. 각 수 체계마다 키의 길이와 암호문의 길이가 달라지므로, 응용 분야에 따라 적절한 수 체계를 선택할 수 있다.
BARN 기법은 IoT 장치와 같이 계산 자원이 제한적인 환경에 적합하며, 특히 TRNG를 칩에 집적하면 매우 안전한 솔루션을 구현할 수 있다. 다양한 응용 분야에서 BARN 기법을 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
Stats
메시지 M의 길이가 μ비트일 때, BARN 암호문의 길이는 ⌊j-1/κ⌋×∑l=1^κKl + ∑l=1^tKl 비트이다.
키 K의 요소들이 1이 아닌 자연수이고 0이 아니어야 한다.
키 K의 길이에 따른 평균 암호문 길이 증가 요인:
ternary: 1.5배
quaternary: 2배
octal: 4배
decimal: 5배
hexadecimal: 8배
Citations
"Any one who considers arithmetical methods of producing random digits is, of course, in a state of sin. For, as has been pointed out several times, there is no such thing as a random number - there are only methods to produce random numbers, and a strict arithmetic procedure of course is not such a method." - John von Neumann