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한국정보통신학회 논문지 (Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering)

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한글제목(Korean Title) ECB/CTR 운영모드를 지원하는 8.3 Gbps 파이프라인 LEA 암호/복호 프로세서
영문제목(English Title) 8.3 Gbps pipelined LEA Crypto-Processor Supporting ECB/CTR Modes of operation
저자(Author) 성미지   신경욱   Mi-Ji Sung   Kyung-Wook Shin  
원문수록처(Citation) VOL 20 NO. 12 PP. 2333 ~ 2340 (2016. 12)
한글내용
(Korean Abstract)
128/192/256-비트의 3가지 마스터키 길이와 ECB, CTR 운영모드를 지원하는 LEA (Lightweight Encryption Algorithm) 암호/복호 프로세서를 설계하였다. 라운드 블록을 16단 파이프라인 구조와 128 비트 데이터패스로 구현하여 고속 암호/복호 처리가 이루어지도록 하였다. 마스터키 길이에 따라 12/14/16 파이프라인 스테이지를 거쳐 암호/복호화가 이루어지며, 각 파이프라인 스테이지에서는 라운드 변환이 2회 반복 수행된다. 세 가지 마스터키 길이에 대한 암호/복호 키 스케줄링의 하드웨어 자원이 공유되도록 설계를 최적화하였다. 키 스케줄러에서 생성되는 라운드키는 32개의 라운드키 레지스터에 저장되어 마스터키가 갱신될 때까지 반복적으로 사용된다. 설계된 LEA 프로세서는 FPGA 구현을 통해 하드웨어 동작을 검증하였으며, Xilinx ISE를 이용한 합성 결과로 최대 동작 주파수 130 MHz에서 8.3 Gbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.
영문내용
(English Abstract)
A LEA (Lightweight Encryption Algorithm) crypto-processor was designed, which supports three master key lengths of 128/ 192/256-bit, ECB and CTR modes of operation. To achieve high throughput rate, the round transformation block was designed with 128 bits datapath and a pipelined structure of 16 stages. Encryption/decryption is carried out through 12/14/16 pipelined stages according to the master key length, and each pipelined stage performs round transformation twice. The key scheduler block was optimized to share hardware resources that are required for encryption, decryption, and three master key lengths. The round keys generated by key scheduler are stored in 32 round key registers, and are repeatedly used in round transformation until master key is updated. The pipelined LEA processor was verified by FPGA implementation, and the estimated performance is about 8.3 Gbps at the maximum clock frequency of 130 MHz.
키워드(Keyword) LEA   블록암호   정보보안   고성능 암호   운영모드   LEA   block cipher   information security   high performance encryption   modes of operation  
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