KR101894566B1 - Data transmission apparatus and method for encoding by integrating authentication and error correction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 데이터의 송수신 과정에서 데이터에 대한 인증과 오류 정정을 통합해서 처리할 수 있도록 지원하는 데이터 부호화와 관련된 기술이다.The present invention relates to data encoding related to data authentication and error correction in a process of transmitting and receiving data.
최근, 다양한 형태의 정보가 생성되고 유통됨에 따라, 해킹이나 잘못된 경로로의 정보 전달로 인해 중요한 정보가 제3자에게 노출되는 등의 피해가 발생하고 있다.Recently, as various types of information are generated and circulated, important information is exposed to a third party due to hacking or transmission of information to a wrong path.
특히, 정보의 전달과정에서 군사 정보나 개인 정보 등과 같은 중요 정보에 어떠한 방어 기제가 적용되어 있지 않은 상태에서 이러한 중요 정보가 우연히 제3자에게 전달된다면, 제3자가 손쉽게 중요 정보에 접근할 수 있어, 큰 피해가 발생할 수 있다.Particularly, in case that important information such as military information or personal information is not applied in the process of transmitting information, and if such important information is accidentally transmitted to a third party, a third party can easily access important information , Can cause great damage.
최근에는 이러한 중요 정보의 노출을 방지하기 위해, 중요 정보를 소정의 암호화키를 이용하여 암호화한 후 이를 상대방에게 전달하는 기법 등이 도입되고 있다.Recently, in order to prevent exposure of such important information, a technique of encrypting important information by using a predetermined encryption key and transmitting it to the other party has been introduced.
일반적인 데이터 암호화 방식은 데이터 전송측과 데이터 수신측이 동일한 비밀키를 공유하고 있다가, 데이터 전송측이 비밀키로 데이터를 암호화해서 전송하면, 데이터 수신측이 동일한 비밀키로 데이터를 복호화하는 방식이 사용된다.In a general data encryption scheme, when the data transmission side and the data reception side share the same secret key and the data transmission side encrypts and transmits the data with the secret key, a method in which the data reception side decrypts the data with the same secret key is used .
데이터의 송수신 과정에서는 데이터 전송측이 데이터를 데이터 수신측으로 전송하면, 데이터의 전송 과정에서 채널 상태 등에 따라 전송 데이터에 오류가 발생할 가능성이 존재한다. 따라서, 데이터 수신측에서는 수신 데이터로부터 오류 정정을 수행하여 원본 데이터를 복원할 필요성이 있다.In the process of transmitting and receiving data, if the data transmission side transmits data to the data reception side, there is a possibility that the transmission data may be erroneously changed depending on the channel state during data transmission. Therefore, there is a need to restore the original data by performing error correction from the received data on the data receiving side.
이렇게, 데이터의 오류 정정이 가능하도록 하기 위해서, 데이터 전송측에서는 전송 대상 데이터를 생성 행렬을 기초로 부호화(encoding)를 수행하여 부호어(codeword)로 만든 후 해당 부호어를 데이터 수신측으로 전송하는 방식을 사용한다. 이때, 데이터 수신측에서는 상기 부호어가 수신되면, 상기 생성 행렬을 기반으로 상기 부호어에 대한 오류 정정 기반의 복호화(decoding)를 수행함으로써, 상기 부호어로부터 원본 데이터를 복원한다.In order to enable error correction of data, the data transmission side encodes the data to be transmitted based on a generation matrix into a codeword, and then transmits the codeword to the data receiving side. use. At this time, when the codeword is received, the data receiving side performs error correction based decoding on the codeword based on the generation matrix, thereby restoring original data from the codeword.
생성 행렬이란 데이터 송수신 과정에서 데이터 전송측이 원본 데이터를 소정의 부호어로 부호화하는데 사용되는 행렬을 의미하는 것으로, 데이터 전송측에서 원본 데이터가 생성 행렬을 기초로 부호어로 부호화되어 데이터 수신측으로 전송되면, 데이터 수신측에서는 수신 데이터에 대해 상기 생성 행렬을 기초로 오류 정정을 수행함으로써, 상기 원본 데이터를 복원할 수 있게 된다.When a source data is encoded into a codeword on the basis of a generation matrix on the data transmission side and is transmitted to a data receiving side, the generation matrix is a matrix used for encoding the original data into a predetermined codeword by the data transmission side in the data transmission / reception process. On the data receiving side, error correction is performed on the received data based on the generation matrix, so that the original data can be restored.
관련해서, t(t는 자연수) 비트 코드에 대한 오류 정정 능력을 갖는 k x n(k, n은 자연수) 크기의 생성 행렬을 'G', 데이터 전송측이 데이터 수신측으로 전송할 길이가 k인 원본 데이터를 'm'라고 하는 경우, 데이터 전송측은 하기의 수학식 1의 연산에 따라 데이터 수신측으로 전송할 부호어 c를 생성할 수 있다.(K, n is a natural number) size having a error correction capability for t (t is a natural number) bit code is defined as 'G', and the original data having a length k to be transmitted to the data receiving side 'm', the data transmission side can generate a codeword c to be transmitted to the data receiving side according to the following equation (1).
데이터 전송측이 상기 수학식 1의 연산에 따라 상기 부호어 c를 생성하여 데이터 수신측으로 상기 부호어 c를 전송하였을 때, 데이터 수신측에 수신된 부호어를 'r'이라고 한다면, 데이터 수신측에서는 상기 수신된 부호어 r로부터 상기 생성 행렬 G을 기초로 오류 정정 기반의 복호화를 수행함으로써, 원본 데이터 m을 복원할 수 있다. 여기서, 상기 생성 행렬 G의 오류 정정 능력은 't'이기 때문에, 데이터 수신측에서는 상기 수신된 부호어 r에 오류가 t 비트 이하로 발생한 경우에 한해서 상기 원본 데이터 m을 복원할 수 있다.If the data transmission side generates the codeword c according to the operation of Equation 1 and transmits the codeword c to the data receiving side, if the codeword received at the data receiving end is 'r' Based on the generation matrix G from the received codeword r, error correction based decoding is performed to restore the original data m. Here, since the error correction capability of the generator matrix G is 't', the data receiving side can restore the original data m only when the error occurs in the received codeword r to be less than or equal to t bits.
참고로, 상기 생성 행렬 G에 대응하는 (n-k) x n 크기의 패리티 검사 행렬을 'H'라고 하는 경우, 상기 패리티 검사 행렬 H와 상기 생성 행렬 G 사이에는 하기의 수학식 2와 같은 특성이 존재한다.For reference, when a parity check matrix of size (nk) xn corresponding to the generation matrix G is denoted by 'H', the parity check matrix H and the generation matrix G have the following Equation (2) .
여기서, HT는 패리티 검사 행렬 H의 전치 행렬을 의미한다.Here, H T denotes a transpose matrix of the parity check matrix H.
만약, 데이터 수신측에 수신된 상기 부호어 r에 오류가 발생하지 않은 경우, 상기 부호어 r에 대해서는 패리티 검사 행렬 H와의 관계에서 하기의 수학식 3과 같은 특성이 존재한다.If there is no error in the codeword r received at the data receiving side, the codeword r has the following Equation 3 in relation to the parity check matrix H:
하지만, 데이터 전송측이 전송한 부호어 c에 오류 e가 발생하였다고 한다면, 데이터 수신측이 수신한 상기 부호어 r은 'c+e'가 될 것이고, 이로 인해 패리티 검사 행렬 H와 상기 부호어 r 사이에는 하기의 수학식 4와 같은 특성을 가지게 된다.However, if an error e occurs in the codeword c transmitted by the data transmission side, the codeword r received by the data receiver side will be 'c + e', and the parity check matrix H and the codeword r The following equation (4) is obtained.
상기 수학식 4에서의 연산과 같이, 데이터 수신측에서는 패리티 검사 행렬을 이용해서 데이터 수신측에 수신된 데이터에 오류가 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. 그리고, 상기 수학식 4에서 's'를 신드롬(Syndrome)이라고 한다. 이러한 신드롬을 기반으로 오류 정정을 수행하여 원본 데이터를 복호화할 수 있는데, 이를 신드롬 디코딩이라고 칭한다.As in the operation of Equation (4), the data receiving side can detect whether there is an error in the data received at the data receiving side using the parity check matrix. In Equation (4), 's' is called a syndrome. The original data can be decoded by performing error correction based on this syndrome, which is called syndrome decoding.
최근에는 오류 정정의 성능 향상을 위해 다양한 방식의 오류 정정 기법이 등장하고 있다. 그 중 극 부호(Polar Code)를 이용한 오류 정정 기법이 존재하는데, 극 부호는 부호의 길이가 매우 길다는 가정 하에 이진 입력 이산 비기억(discrete memoryless) 채널에서 실현 가능한 복잡도의 복호 알고리즘으로 채널 용량을 정확히 달성하는 최초의 부호이다. 극 부호를 이용한 오류 정정 기법은 여러 개의 채널을 결합한 후 적절히 분리했을 때 발생하는 채널 양극화(channel polarization) 현상을 이용하여 채널 용량을 달성하도록 부호화를 하였으며 이러한 부호화에 맞는 복호 방법 또한 제시되었다.Recently, a variety of error correction techniques have appeared to improve the performance of error correction. Among them, there is an error correction technique using a polar code. The polarity code is a decoding algorithm of a complexity that can be realized in a binary input discrete memoryless channel, assuming that a code length is very long. It is the first sign to achieve exactly. An error correction method using a polarity code is performed to achieve channel capacity by using channel polarization phenomenon that occurs when a plurality of channels are combined and then properly separated, and a decoding method suitable for such encoding is also proposed.
관련해서, k 비트의 원본 데이터 m이 존재한다고 하고, n x n의 크기를 갖는 극 부호 기반의 생성 행렬을 'Gn'이라고 하였을 때, 부호어를 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of generating a codeword when a k-bit original data m exists and a polarity-based generating matrix having a size of nxn is defined as 'G n ' will be described.
우선, 상기 생성 행렬 Gn은 
관련해서, 극 부호 생성 규칙에 따라 상기 생성 행렬 Gn을 구성하는 n개의 행들 중 원본 데이터 m의 비트 값이 곱해지는 행의 인덱스 집합을 'A'(A에 포함되는 원소들의 개수는 k임)라고 하고, 상기 프로즌 비트가 곱해지는 행의 인덱스 집합을 'AC'(AC에 포함되는 원소들의 개수는 n-k개임)라고 한다면, 하기의 수학식 5와 같은 연산을 통해 극 부호화가 수행됨으로써, 부호어가 생성될 수 있다. In relation to this, according to the polarity code generation rule, 'A' (the number of elements included in A is k) is set as an index set of a row in which the bit values of the original data m are multiplied among n rows constituting the generation matrix G n , , And the index set of the row on which the frozen bits are multiplied is defined as 'A C ' (the number of elements included in A C is nk), the polar coding is performed through an operation expressed by Equation (5) A codeword can be generated.
상기 수학식 5에서 'c'는 부호어, 's'는 상기 원본 데이터 m에 삽입되는 n-k 비트의 프로즌 비트를 의미하며, 'Gn(A)'는 인덱스 집합 A에 해당되는 행들만 모아 만든 k x n 크기의 행렬, 'Gn(AC)'는 인덱스 집합 AC에 해당되는 행들만 모아 만든 n-k x n 크기의 행렬을 의미한다.In Equation (5), 'c' denotes a codeword, 's' denotes a nonsecond bit of a frozen bit inserted into the original data m, 'G n (A)' denotes a set of only the rows corresponding to the index set A A matrix of size kxn, 'G n (A C )' means a matrix of size nk xn formed by collecting only rows corresponding to index set A C.
이렇게, 부호어가 생성되어 데이터 전송측이 상기 부호어를 데이터 수신측으로 전송하면, 데이터 수신측에서는 n-k 비트의 상기 프로즌 비트와 동일한 프로즌 비트를 알고 있어서, 상기 부호어와 상기 프로즌 비트를 기초로 채널 분리(channel splitting) 및 연속 상쇄 복호화(successive cancellation decoding)를 수행함으로써, 상기 원본 데이터 m을 복호화할 수 있다.When a codeword is generated and the data transmission side transmits the codeword to the data receiving side, the data receiving side knows the same frozen bit as the frozen bit of nk bits, and performs channel separation based on the codeword and the frozen bit, splitting, and successive cancellation decoding, thereby decoding the original data m.
이렇게, 데이터 송수신 과정에서는 오류 정정이 중요한 이슈이며, 아울러, 전술한 바와 같이 데이터 노출에 대비한 보안 기술의 도입도 중요한 문제이다.In this way, error correction is an important issue in the process of data transmission and reception, and the introduction of security technology against data exposure is also an important issue as described above.
따라서, 데이터 송수신 과정에서 오류 정정이 가능하도록 함과 동시에 데이터 노출을 방지할 수 있도록 하는 기술의 도입이 필요하다.Therefore, it is necessary to introduce a technology that enables error correction during data transmission and reception and prevents data exposure.
본 발명에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치 및 방법은 원본 메시지를 극 부호화(Polar Encoding)를 통해 부호어(codeword)로 변환하여 데이터 수신 장치로 전송함으로써, 상기 데이터 수신 장치가 상기 부호어로부터 원본 메시지를 복원하는 과정에서 오류 정정을 수행할 수 있도록 함과 동시에, 통신 세션마다 달라지는 세션 키를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트(frozen bit)로 사용함으로써, 데이터 전송 과정에서의 보안을 강화할 수 있도록 한다.The present invention provides a data transmission apparatus and method capable of encoding and integrating an authentication and an error correction according to the present invention by converting an original message into a codeword through Polar Encoding and transmitting the codeword to a data receiving apparatus, The error correction can be performed in the process of restoring the original message from the codeword, and at the same time, the session key that differs for each communication session is used as a frozen bit used for polar coding, To enhance security.
본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치는 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 통신 세션이 생성될 때마다 각 통신 세션이 생성된 시점에 기초하여 메시지 암호화에 사용될 서로 다른 세션 키를 생성하기 위한 키 스케줄링 규칙이 저장되어 있는 키 스케줄링부, 상기 데이터 수신 장치로 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 세션 키를 생성하는 세션 키 생성부, 상기 원본 메시지를 극 부호화(Polar Encoding)를 수행하기 위한 변환 데이터로 변환하고, 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트(frozen bit)로 삽입한 후 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 부호어(codeword)를 생성하는 극 부호화부 및 상기 부호어를 상기 데이터 수신 장치로 전송하는 데이터 전송부를 포함한다.A data transmission apparatus capable of encoding and integrating authentication and error correction according to an embodiment of the present invention encrypts a message based on a time at which each communication session is generated each time a communication session for data communication with the data reception apparatus is generated, A key scheduling unit for storing a key scheduling rule for generating a different session key to be used in the first communication session, a first communication session for data communication with the data receiving apparatus, A session key generation unit for generating a first session key corresponding to a time point at which the first communication session is generated based on the key scheduling rule, a transform unit for performing a polarity encoding And converts the data constituting the first session key with respect to the transformed data to polar encoding And a data transmission unit for transmitting the codeword to the data reception apparatus. The data transmission unit transmits the codeword to the data reception apparatus, and transmits the codeword to the data reception apparatus. do.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법은 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 통신 세션이 생성될 때마다 각 통신 세션이 생성된 시점에 기초하여 메시지 암호화에 사용될 서로 다른 세션 키를 생성하기 위한 키 스케줄링 규칙이 저장되어 있는 키 스케줄링부를 유지하는 단계, 상기 데이터 수신 장치로 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 세션 키를 생성하는 단계, 상기 원본 메시지를 극 부호화를 수행하기 위한 변환 데이터로 변환하고, 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트로 삽입한 후 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 부호어를 생성하는 단계 및 상기 부호어를 상기 데이터 수신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided a data transmission method capable of integrating authentication and error correction. The data transmission method includes the steps of: generating a communication session for data communication with a data reception device, The method comprising: maintaining a key scheduling unit storing a key scheduling rule for generating a different session key to be used for message encryption; and, when an event to transmit an original message to the data receiving apparatus occurs, Generating a first session key corresponding to a point in time at which the first communication session is generated based on the key scheduling rule; and transmitting the original message as conversion data for performing polar coding And transforms the data constituting the first session key with respect to the transformed data to polar encoding Generating a codeword by performing polar coding on the transformed data after inserting the transformed data using the frozen bits, and transmitting the codeword to the data receiving apparatus.
본 발명에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치 및 방법은 원본 메시지를 극 부호화(Polar Encoding)를 통해 부호어(codeword)로 변환하여 데이터 수신 장치로 전송함으로써, 상기 데이터 수신 장치가 상기 부호어로부터 원본 메시지를 복원하는 과정에서 오류 정정을 수행할 수 있도록 함과 동시에, 통신 세션마다 달라지는 세션 키를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트(frozen bit)로 사용함으로써, 데이터 전송 과정에서의 보안을 강화할 수 있다.The present invention provides a data transmission apparatus and method capable of encoding and integrating an authentication and an error correction according to the present invention by converting an original message into a codeword through Polar Encoding and transmitting the codeword to a data receiving apparatus, The error correction can be performed in the process of restoring the original message from the codeword, and at the same time, the session key that differs for each communication session is used as a frozen bit used for polar coding, Security can be enhanced.
아울러, 본 발명에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치는 상기 원본 메시지를 상기 데이터 수신 장치로 전송할 때, 상기 원본 메시지에 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하기 위한 소정의 태그를 삽입함으로써, 상기 데이터 수신 장치가 극 복호화를 통해 데이터를 복원하면, 복원된 데이터에서 상기 태그가 검출되는지 여부를 확인하는 방식으로 상기 복원된 데이터에 대한 무결성을 검증할 수 있도록 지원할 수 있다.In addition, when the original message is transmitted to the data receiving apparatus, the data transmission apparatus capable of encoding with authentication and error correction according to the present invention inserts a predetermined tag for verifying the integrity of the original message into the original message Thus, when the data receiving apparatus restores the data through polar decoding, it can verify whether the tag is detected from the restored data, thereby supporting integrity verification of the restored data.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법을 도시한 순서도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a data transmission apparatus capable of encoding with authentication and error correction integrated according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a data transmission method in which an encryption and an error correction are combined according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the description is not intended to limit the invention to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals in the drawings are used for similar elements and, unless otherwise defined, all terms used in the specification, including technical and scientific terms, are to be construed in a manner that is familiar to those skilled in the art. It has the same meaning as commonly understood by those who have it.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치의 구조를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a data transmission apparatus capable of encoding with authentication and error correction integrated according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치(110)는 키 스케줄링부(111), 세션 키 생성부(112), 극 부호화부(113) 및 데이터 전송부(114)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
키 스케줄링부(111)에는 데이터 수신 장치(120)와의 데이터 통신을 위한 통신 세션이 생성될 때마다 각 통신 세션이 생성된 시점에 기초하여 메시지 암호화에 사용될 서로 다른 세션 키를 생성하기 위한 키 스케줄링 규칙이 저장되어 있다.Each time a communication session for data communication with the
세션 키 생성부(112)는 데이터 수신 장치(120)로 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 데이터 수신 장치(120)와의 데이터 통신을 위한 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 세션 키를 생성한다.The session
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 키 스케줄링부(111)에 저장되어 있는 상기 키 스케줄링 규칙은 서로 다른 통신 세션의 생성 가능 시점들에 대응하여 미리 지정되어 있는 서로 다른 고유 키들 중 당해 통신 세션의 생성 시점에 대응하는 고유 키를 선정된 비밀 키와 조합함으로써, 각 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 서로 다른 세션 키를 생성하도록 지정된 규칙일 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, the key scheduling rule stored in the
관련해서, 서로 다른 통신 세션의 생성 가능 시점들에 대응하는 서로 다른 고유 키들은 하기의 표 1과 같이 지정되어 있을 수 있다.In this regard, the different unique keys corresponding to the generation possible points of the different communication sessions may be designated as shown in Table 1 below.
이때, 세션 키 생성부(112)는 데이터 수신 장치(120)로 상기 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 데이터 수신 장치(120)와의 데이터 통신을 위한 상기 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 세션 키를 생성할 수 있다.The session
관련해서, 상기 제1 통신 세션이 오전 8시 30분에 생성되었다면, 세션 키 생성부(112)는 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점인 오전 8시 30분에 대응하는 고유 키인 '고유 키 1'을 상기 제1 고유키로 선택하여 상기 제1 고유키와 상기 선정된 비밀 키를 조합함으로써, 상기 제1 통신 세션에 대응하는 상기 제1 세션 키를 생성할 수 있다.If the first communication session is generated at 8:30 am, the session
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 선정된 비밀 키와 고유 키를 조합하여 세션 키를 생성하는 방식은 상기 선정된 비밀 키와 고유 키를 배타적 논리합 연산하여 세션 키를 생성하는 방식일 수도 있고, 상기 선정된 비밀 키를 구성하는 데이터의 후단에 고유 키를 구성하는 데이터를 연접함으로써 세션 키를 생성하는 방식일 수도 있는 등 다양한 조합 방식이 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of generating a session key by combining the selected secret key and a unique key may be a method of generating a session key by performing an exclusive OR operation on the selected secret key and a unique key And a method of generating a session key by concatenating data constituting a unique key at a rear end of the data constituting the selected private key, may be used.
이렇게, 상기 제1 세션 키의 생성이 완료되면, 극 부호화부(113)는 상기 원본 메시지를 극 부호화(Polar Encoding)를 수행하기 위한 변환 데이터로 변환하고, 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트(frozen bit)로 삽입한 후 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 부호어(codeword)를 생성한다.When the generation of the first session key is completed, the
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 극 부호화부(113)는 변환 데이터 생성부(115) 및 극 부호화 처리부(116)를 포함할 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, the
변환 데이터 생성부(115)는 상기 원본 메시지를 구성하는 데이터의 선정된(predetermined) 제1 지점에 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하는데 사용하기 위한 선정된 태그(tag) 데이터를 삽입하고, 상기 선정된 태그 데이터가 삽입된 원본 메시지에 대해 AONT(All Or Nothing Transform) 변환을 수행함으로써, 상기 변환 데이터를 생성한다.The conversion
AONT 변환은 Ronald L. Rivest에 의해 제안된 개념으로 원본 데이터에 대해 AONT 연산을 수행하면 원래의 데이터와 동일한 크기의 출력 데이터를 얻을 수 있으며, 모든 출력 데이터를 모으면 원래의 데이터로 복원할 수 있는 비밀분산으로 사용할 수 있는 기법을 의미한다. 관련해서, 대한민국 등록특허공보 제10-1285209호에서는 원본 데이터로부터 출력 데이터를 얻는 AONT 변환과 출력 데이터로부터 원본 데이터를 복원하는 역(Inverse) AONT 변환에 대해 기재하고 있다.AONT conversion is a concept proposed by Ronald L. Rivest. When AONT operation is performed on original data, it is possible to obtain output data having the same size as the original data. If the output data is collected, It means a technique that can be used for dispersion. In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1285209 describes an AONT conversion for obtaining output data from original data and an inverse AONT conversion for restoring original data from output data.
극 부호화 처리부(116)는 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 삽입한 후 극 부호 기반의 생성 행렬을 기초로 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 상기 부호어의 생성을 처리한다.The polar-encoding
여기서, 상기 극 부호 기반의 생성 행렬은 
관련해서, 극 부호 생성 규칙에 따라 상기 생성 행렬 Gn을 구성하는 n개의 행들 중 k 비트의 변환 데이터 m의 비트 값이 곱해지는 행의 인덱스 집합을 'A'(A에 포함되는 원소들의 개수는 k임)라고 하고, n-k 비트의 상기 프로즌 비트인 상기 제1 세션 키 s가 곱해지는 행의 인덱스 집합을 'AC'(AC에 포함되는 원소들의 개수는 n-k개임)라고 한다면, 극 부호화 처리부(116)는 하기의 수학식 6과 같은 연산을 통해 상기 변환 데이터로부터 부호어를 생성할 수 있다.In relation to this, according to the polarity code generation rule, an index set of a row in which the bit values of the k-bit converted data m among the n rows constituting the generation matrix G n are multiplied by 'A' (the number of elements included in A is k), and if the index set of the row in which the first session key s, which is the frozen bit of the nk bits, is multiplied by 'A C ' (the number of elements included in A C is nk) (116) can generate a codeword from the transformed data through an operation expressed by Equation (6) below.
상기 수학식 6에서 'c'는 부호어를 의미하며, 'Gn(A)'는 인덱스 집합 A에 해당되는 행들만 모아 만든 k x n 크기의 행렬, 'Gn(AC)'는 인덱스 집합 AC에 해당되는 행들만 모아 만든 n-k x n 크기의 행렬을 의미한다.In Equation 6 'c' indicates the code word, and, 'G n (A)' is the matrix of kxn size made together only line for the index set A, 'G n (A C )' is a set of indices A And a matrix of size nk xn formed by collecting only the rows corresponding to C.
이렇게, 부호어가 생성되면, 데이터 전송부(114)는 상기 부호어를 데이터 수신 장치(120)로 전송한다.When the codeword is generated, the
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 데이터 수신 장치(120)는 메모리 상에 상기 키 스케줄링 규칙과 상기 선정된 비밀 키를 저장하고 있을 수 있는데, 데이터 전송 장치(110)로부터 상기 부호어가 수신되면, 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 키 스케줄링 규칙에 따라 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 상기 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 세션 키를 생성한 후 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 사용하여 상기 부호어에 대해 극 복호화(Polar Decoding)를 수행함으로써, 상기 원본 메시지에 대한 복원을 처리할 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, the
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 데이터 수신 장치(120)는 상기 메모리 상에 상기 선정된 태그 데이터를 추가로 저장하고 있고, 상기 부호어에 대해 상기 극 복호화가 수행됨에 따라 복호화 데이터가 생성되면, 상기 복호화 데이터에 대해 역 AONT 변환을 수행하여 역변환 데이터를 생성하고, 상기 역변환 데이터에서 상기 선정된 제1 지점에 삽입되어 있는 삽입 데이터를 추출한 후 상기 삽입 데이터와 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 태그 데이터를 비교하여 상기 삽입 데이터가 상기 선정된 태그 데이터와 일치하는 것으로 확인되면, 상기 역변환 데이터에서 상기 삽입 데이터가 제거된 데이터를 상기 원본 메시지로 복원할 수 있다.In this case, according to an embodiment of the present invention, the
관련해서, 데이터 수신 장치(120)의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the
우선, 데이터 수신 장치(120)의 메모리 상에는 키 스케줄링부(111)에 저장되어 있는 상기 키 스케줄링 규칙과 동일한 키 스케줄링 규칙이 미리 저장되어 있고, 세션 키를 생성하기 위해서 사용되는 상기 선정된 비밀 키도 미리 저장되어 있으며, 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하는데 사용하기 위한 상기 선정된 태그 데이터도 미리 저장되어 있다.First, a key scheduling rule identical to the key scheduling rule stored in the
만약, 데이터 전송 장치(110)로부터 상기 제1 통신 세션을 통해 상기 부호어(상기 부호어는 상기 제1 세션 키가 프로즌 비트로 사용되어 생성된 부호어임)가 데이터 수신 장치(120)로 수신된다면, 데이터 수신 장치(120)는 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 키 스케줄링 규칙에 따라 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 상기 제1 고유 키를 선택하여 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 고유 키를 조합함으로써, 상기 제1 세션 키를 생성해 낼 수 있다.If the data is received by the
그러고 나서, 데이터 수신 장치(120)는 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 사용하여 상기 수신된 부호어에 대해 극 복호화를 위한 채널 분리(channel splitting) 및 연속 상쇄 복호화(successive cancellation decoding)를 수행함으로써, 복호화 데이터를 생성할 수 있다.Then, the
데이터 수신 장치(120)에서 생성된 상기 제1 세션 키는 데이터 전송 장치(110)와 동일한 키 스케줄링 규칙에 따라 생성된 세션 키라는 점에서, 데이터 전송 장치(110)가 극 부호화를 수행하는데 사용한 프로즌 비트와 데이터 수신 장치(120)가 극 복호화를 수행하는데 사용한 프로즌 비트는 서로 일치하기 때문에 데이터 수신 장치(120)가 복호화한 상기 복호화 데이터는 데이터 전송 장치(110)에서 생성된 상기 변환 데이터와 동일한 데이터가 된다.The first session key generated by the
이렇게, 상기 복호화 데이터가 생성되면, 데이터 수신 장치(120)는 상기 복호화 데이터에 대해 역 AONT 변환을 수행하여 역변환 데이터를 생성하고, 상기 역변환 데이터에서 상기 선정된 제1 지점에 삽입되어 있는 삽입 데이터를 추출할 수 있다.When the decoded data is generated, the
여기서, 상기 선정된 제1 지점은 데이터 전송 장치(110)가 상기 원본 메시지에서 상기 선정된 태그 데이터를 삽입한 지점이기 때문에, 상기 역변환 데이터의 상기 선정된 제1 지점으로부터 추출된 상기 삽입 데이터가 데이터 수신 장치(120)의 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 태그 데이터와 일치한다면, 상기 역변환 데이터에서 상기 삽입 데이터가 제거된 데이터는 상기 원본 메시지와 동일한 데이터임이 증명되게 된다.Here, since the selected first point is a point at which the
따라서, 데이터 수신 장치(120)는 상기 삽입 데이터의 추출이 완료되면, 상기 삽입 데이터와 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 태그 데이터를 비교하여 상기 삽입 데이터가 상기 선정된 태그 데이터와 일치하는 것으로 확인되면, 상기 역변환 데이터에서 상기 삽입 데이터가 제거된 데이터를 상기 원본 메시지로 복원할 수 있다.Accordingly, when the extraction of the insertion data is completed, the
결국, 본 발명에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치(110)는 원본 메시지를 극 부호화를 통해 부호어로 변환하여 데이터 수신 장치(120)로 전송함으로써, 데이터 수신 장치(120)가 상기 부호어로부터 원본 메시지를 복원하는 과정에서 오류 정정을 수행할 수 있도록 함과 동시에, 통신 세션마다 달라지는 세션 키를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트로 사용하되, 해당 세션 키의 생성 규칙을 데이터 전송 장치(110)와 데이터 수신 장치(120)만 공유하도록 함으로써, 데이터 전송 과정에서의 보안을 강화할 수 있다.As a result, the
아울러, 본 발명에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치(110)는 상기 원본 메시지를 데이터 수신 장치(120)로 전송할 때, 상기 원본 메시지에 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하기 위한 소정의 태그를 삽입함으로써, 데이터 수신 장치(120)가 극 복호화를 통해 데이터를 복원하면, 복원된 데이터에서 상기 태그가 검출되는지 여부를 확인하는 방식으로 상기 복원된 데이터에 대한 무결성을 검증할 수 있도록 지원할 수 있다.In addition, when a
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법을 도시한 순서도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a data transmission method in which an encryption and an error correction are combined according to an embodiment of the present invention.
단계(S210)에서는 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 통신 세션이 생성될 때마다 각 통신 세션이 생성된 시점에 기초하여 메시지 암호화에 사용될 서로 다른 세션 키를 생성하기 위한 키 스케줄링 규칙이 저장되어 있는 키 스케줄링부를 유지한다.In step S210, each time a communication session for data communication with the data receiving apparatus is created, a key scheduling rule for generating a different session key to be used for message encryption is stored based on a time point at which each communication session is created And maintains the key scheduling unit.
단계(S220)에서는 상기 데이터 수신 장치로 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 세션 키를 생성한다.In step S220, when an event to transmit an original message to the data receiving apparatus occurs, a first communication session is established for data communication with the data receiving apparatus, and a first communication session is established based on the key scheduling rule. And generates a first session key corresponding to the generated time point.
단계(S230)에서는 상기 원본 메시지를 극 부호화를 수행하기 위한 변환 데이터로 변환하고, 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트로 삽입한 후 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 부호어를 생성한다.In step S230, the original message is transformed into transformed data for performing polar coding, data inserted into the transformed data constituting the first session key is inserted as frozen bits used for polar coding, Thereby performing codeword generation.
단계(S240)에서는 상기 부호어를 상기 데이터 수신 장치로 전송한다.In step S240, the codeword is transmitted to the data receiving apparatus.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S230)에서는 상기 원본 메시지를 구성하는 데이터의 선정된 제1 지점에 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하는데 사용하기 위한 선정된 태그 데이터를 삽입하고, 상기 선정된 태그 데이터가 삽입된 원본 메시지에 대해 AONT 변환을 수행함으로써, 상기 변환 데이터를 생성하는 단계 및 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 삽입한 후 극 부호 기반의 생성 행렬을 기초로 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 상기 부호어의 생성을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in step S230, the selected tag data for use in verifying the integrity of the original message is inserted into a predetermined first point of the data constituting the original message, Generating the transformed data by performing AONT transformation on the original message in which the selected tag data is inserted, and inserting data constituting the first session key into the transformed data as frozen bits, And performing generation of the codeword by performing polar coding on the transformed data based on the matrix.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 키 스케줄링부에 저장되어 있는 상기 키 스케줄링 규칙은 서로 다른 통신 세션의 생성 가능 시점들에 대응하여 미리 지정되어 있는 서로 다른 고유 키들 중 당해 통신 세션의 생성 시점에 대응하는 고유 키를 선정된 비밀 키와 조합함으로써, 각 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 서로 다른 세션 키를 생성하도록 지정된 규칙일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the key scheduling rule stored in the key scheduling unit may be used to generate a corresponding communication session among different unique keys designated in advance in correspondence with possible generation times of different communication sessions It may be a rule designated to generate a different session key corresponding to the point in time at which each communication session was created by combining the unique key corresponding to the time with the selected secret key.
이때, 단계(S220)에서는 상기 데이터 수신 장치로 상기 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 상기 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 세션 키를 생성할 수 있다.At this time, in step S220, when an event to transmit the original message is generated to the data receiving apparatus, the first communication session for data communication with the data receiving apparatus is generated, and based on the key scheduling rule, The first session key may be generated by combining the selected private key with a first unique key corresponding to a time point at which the first communication session is generated.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 데이터 수신 장치는 메모리 상에 상기 키 스케줄링 규칙과 상기 선정된 비밀 키를 저장하고 있고, 상기 부호어가 수신되면, 상기 키 스케줄링 규칙에 따라 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 상기 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 세션 키를 생성한 후 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 사용하여 상기 부호어에 대해 극 복호화를 수행함으로써, 상기 원본 메시지에 대한 복원을 처리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the data reception apparatus stores the key scheduling rule and the selected secret key on a memory, and when the codeword is received, Key and the first unique key corresponding to a time point at which the first communication session is generated to generate the first session key, and then uses the data constituting the first session key as a frozen bit, By performing polar decoding, the restoration of the original message can be handled.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 데이터 수신 장치는 상기 메모리 상에 상기 선정된 태그 데이터를 추가로 저장하고 있고, 상기 부호어에 대해 상기 극 복호화가 수행됨에 따라 복호화 데이터가 생성되면, 상기 복호화 데이터에 대해 역 AONT 변환을 수행하여 역변환 데이터를 생성하고, 상기 역변환 데이터에서 상기 선정된 제1 지점에 삽입되어 있는 삽입 데이터를 추출한 후 상기 삽입 데이터와 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 태그 데이터를 비교하여 상기 삽입 데이터가 상기 선정된 태그 데이터와 일치하는 것으로 확인되면, 상기 역변환 데이터에서 상기 삽입 데이터가 제거된 데이터를 상기 원본 메시지로 복원할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the data receiving apparatus further stores the selected tag data on the memory, and when the decoded data is generated as the polar decoding is performed on the codeword, And an inverse transform unit for performing inverse transform on the decoded data to generate inverse transformed data, extracting the inserted data inserted in the selected first point in the inverse transformed data, The tag data may be compared and if it is confirmed that the inserted data matches the selected tag data, the data in which the inserted data is removed from the inverse converted data may be restored to the original message.
이상, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법에 대해 설명하였다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법은 도 1을 이용하여 설명한 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치(110)의 동작에 대한 구성과 대응될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.2, a description has been given of a data transmission method capable of encoding and integrating authentication and error correction according to an embodiment of the present invention. Here, the data transmission method capable of encoding combined authentication and error correction according to an embodiment of the present invention is a data transmission method in which a
본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법은 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.The data transmission method that can integrate authentication and error correction according to an embodiment of the present invention can be implemented as a computer program stored in a storage medium for execution through a combination with a computer.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. In addition, the data transmission method in which the authentication and the error correction are integrated according to the embodiment of the present invention can be implemented in a form of a program command which can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
110: 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치
111: 키 스케줄링부 112: 세션 키 생성부
113: 극 부호화부 114: 데이터 전송부
115: 변환 데이터 생성부 116: 극 부호화 처리부
120: 데이터 수신 장치110: Encodable data transfer device with integrated authentication and error correction
111: Key scheduling unit 112: Session key generation unit
113: polar encoding unit 114: data transmission unit
115: conversion data generation unit 116: polarity encoding processing unit
120: Data receiving device
Claims (12)
상기 데이터 수신 장치로 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 세션 키를 생성하는 세션 키 생성부;
상기 원본 메시지를 극 부호화(Polar Encoding)를 수행하기 위한 변환 데이터로 변환하고, 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트(frozen bit)로 삽입한 후 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 부호어(codeword)를 생성하는 극 부호화부; 및
상기 부호어를 상기 데이터 수신 장치로 전송하는 데이터 전송부
를 포함하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치.A key scheduling rule for generating a different session key to be used for message encryption based on a time at which each communication session is created each time a communication session for data communication with a data receiving device is created, By combining a unique key corresponding to a generation time point of the communication session with a predetermined secret key among different unique keys designated in advance in correspondence with the generation possible points of time of the session, A key scheduling unit in which a rule designated to generate different session keys is stored;
And generating a first communication session for data communication with the data receiving apparatus when an event to transmit an original message to the data receiving apparatus occurs, A session key generation unit for generating a first session key corresponding to a time point at which the first communication session is generated by combining first unique keys corresponding to a time point at which a session is created;
Converts the original message into transformed data for performing Polar Encoding, inserts the data constituting the first session key into the transformed data as a frozen bit used for polar encoding, A polarizing unit for generating a codeword by performing polar coding on the transformed data; And
A data transmission unit for transmitting the codeword to the data receiving apparatus,
And an encryption and error correction unit.
상기 극 부호화부는
상기 원본 메시지를 구성하는 데이터의 선정된(predetermined) 제1 지점에 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하는데 사용하기 위해 선정된 태그(tag) 데이터를 삽입하고, 상기 선정된 태그 데이터가 삽입된 원본 메시지에 대해 AONT(All Or Nothing Transform) 변환을 수행함으로써, 상기 변환 데이터를 생성하는 변환 데이터 생성부; 및
상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 삽입한 후 극 부호 기반의 생성 행렬을 기초로 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 상기 부호어의 생성을 처리하는 극 부호화 처리부
를 포함하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치.The method according to claim 1,
The polar-
The method comprising the steps of: inserting tag data selected for use in verifying the integrity of the original message at a predetermined first point of the data constituting the original message; A conversion data generation unit for generating the conversion data by performing AONT (All Or Nothing Transform) conversion; And
Wherein the first session key is inserted into the first session key as frozen bits, and the first session key is subjected to polar coding on the basis of a generator matrix based on a polar code, Processing unit
And an encryption and error correction unit.
상기 데이터 수신 장치는
메모리 상에 상기 키 스케줄링 규칙과 상기 선정된 비밀 키를 저장하고 있고, 상기 부호어가 수신되면, 상기 키 스케줄링 규칙에 따라 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 상기 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 세션 키를 생성한 후 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 사용하여 상기 부호어에 대해 극 복호화(Polar Decoding)를 수행함으로써, 상기 원본 메시지에 대한 복원을 처리하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치.3. The method of claim 2,
The data receiving apparatus
Wherein the key scheduling rule and the predetermined secret key are stored in a memory, and wherein when the codeword is received, the predetermined secret key and the secret key corresponding to a time point at which the first communication session is generated according to the key scheduling rule, The method comprising: generating a first session key by combining a first session key and a unique key, and performing poling decoding on the codeword using data constituting the first session key as a frozen bit, And an error-correcting integrated coding device.
상기 데이터 수신 장치는
상기 메모리 상에 상기 선정된 태그 데이터를 추가로 저장하고 있고, 상기 부호어에 대해 상기 극 복호화가 수행됨에 따라 복호화 데이터가 생성되면, 상기 복호화 데이터에 대해 역(Inverse) AONT 변환을 수행하여 역변환 데이터를 생성하고, 상기 역변환 데이터에서 상기 선정된 제1 지점에 삽입되어 있는 삽입 데이터를 추출한 후 상기 삽입 데이터와 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 태그 데이터를 비교하여 상기 삽입 데이터가 상기 선정된 태그 데이터와 일치하는 것으로 확인되면, 상기 역변환 데이터에서 상기 삽입 데이터가 제거된 데이터를 상기 원본 메시지로 복원하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 장치.5. The method of claim 4,
The data receiving apparatus
And further storing the selected tag data on the memory. When the decoded data is generated as the polar decoding is performed on the codeword, inverse AONT transformation is performed on the decoded data to generate inverse transform data Extracts insertion data inserted at the selected first point in the inverse conversion data, compares the insertion data with the selected tag data stored in the memory, and outputs the insertion data to the selected tag And the authentication and error correction for restoring the data from which the insertion data has been removed in the inverse conversion data to the original message is integrated.
상기 데이터 수신 장치로 원본 메시지를 전송하라는 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 수신 장치와의 데이터 통신을 위한 제1 통신 세션을 생성하고, 상기 키 스케줄링 규칙에 기초하여 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 제1 세션 키를 생성하는 단계;
상기 원본 메시지를 극 부호화(Polar Encoding)를 수행하기 위한 변환 데이터로 변환하고, 상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 극 부호화에 사용되는 프로즌 비트(frozen bit)로 삽입한 후 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 부호어(codeword)를 생성하는 단계; 및
상기 부호어를 상기 데이터 수신 장치로 전송하는 단계
를 포함하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법.A key scheduling rule for generating a different session key to be used for message encryption based on a time at which each communication session is created each time a communication session for data communication with a data receiving device is created, By combining a unique key corresponding to a generation time point of the communication session with a predetermined secret key among different unique keys designated in advance in correspondence with the generation possible points of time of the session, Maintaining a key scheduling unit in which a rule designated to generate different session keys is stored;
And generating a first communication session for data communication with the data receiving apparatus when an event to transmit an original message to the data receiving apparatus occurs, Generating a first session key corresponding to a time point at which the first communication session is generated by combining a first unique key corresponding to a time point at which the session is created;
Converts the original message into transformed data for performing Polar Encoding, inserts the data constituting the first session key into the transformed data as a frozen bit used for polar encoding, Generating a codeword by performing polar coding on the transformed data; And
Transmitting the codeword to the data receiving apparatus
And an authentication and error correction unit incorporating the encryption and the error correction.
상기 부호어를 생성하는 단계는
상기 원본 메시지를 구성하는 데이터의 선정된(predetermined) 제1 지점에 상기 원본 메시지의 무결성을 검증하는데 사용하기 위해 선정된 태그(tag) 데이터를 삽입하고, 상기 선정된 태그 데이터가 삽입된 원본 메시지에 대해 AONT(All Or Nothing Transform) 변환을 수행함으로써, 상기 변환 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 변환 데이터에 대해 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 삽입한 후 극 부호 기반의 생성 행렬을 기초로 상기 변환 데이터에 대한 극 부호화를 수행함으로써, 상기 부호어의 생성을 처리하는 단계
를 포함하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법.The method according to claim 6,
The step of generating the codeword comprises:
The method comprising the steps of: inserting tag data selected for use in verifying the integrity of the original message at a predetermined first point of the data constituting the original message; Generating the transformed data by performing an all-or-nothing transform (AONT) transform on the transformed data; And
Processing the generation of the codeword by inserting data constituting the first session key into the transformed data as frozen bits and performing polar coding on the transformed data based on a generator matrix based on a polar code;
And an authentication and error correction unit incorporating the encryption and the error correction.
상기 데이터 수신 장치는
메모리 상에 상기 키 스케줄링 규칙과 상기 선정된 비밀 키를 저장하고 있고, 상기 부호어가 수신되면, 상기 키 스케줄링 규칙에 따라 상기 선정된 비밀 키와 상기 제1 통신 세션이 생성된 시점에 대응하는 상기 제1 고유 키를 조합하여 상기 제1 세션 키를 생성한 후 상기 제1 세션 키를 구성하는 데이터를 프로즌 비트로 사용하여 상기 부호어에 대해 극 복호화(Polar Decoding)를 수행함으로써, 상기 원본 메시지에 대한 복원을 처리하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법.8. The method of claim 7,
The data receiving apparatus
Wherein the key scheduling rule and the predetermined secret key are stored in a memory, and wherein when the codeword is received, the predetermined secret key and the secret key corresponding to a time point at which the first communication session is generated according to the key scheduling rule, The method comprising: generating a first session key by combining a first session key and a unique key, and performing poling decoding on the codeword using data constituting the first session key as a frozen bit, And an error correction is integrated.
상기 데이터 수신 장치는
상기 메모리 상에 상기 선정된 태그 데이터를 추가로 저장하고 있고, 상기 부호어에 대해 상기 극 복호화가 수행됨에 따라 복호화 데이터가 생성되면, 상기 복호화 데이터에 대해 역(Inverse) AONT 변환을 수행하여 역변환 데이터를 생성하고, 상기 역변환 데이터에서 상기 선정된 제1 지점에 삽입되어 있는 삽입 데이터를 추출한 후 상기 삽입 데이터와 상기 메모리 상에 저장되어 있는 상기 선정된 태그 데이터를 비교하여 상기 삽입 데이터가 상기 선정된 태그 데이터와 일치하는 것으로 확인되면, 상기 역변환 데이터에서 상기 삽입 데이터가 제거된 데이터를 상기 원본 메시지로 복원하는 인증 및 오류 정정이 통합된 부호화가 가능한 데이터 전송 방법.10. The method of claim 9,
The data receiving apparatus
And further storing the selected tag data on the memory. When the decoded data is generated as the polar decoding is performed on the codeword, inverse AONT transformation is performed on the decoded data to generate inverse transform data Extracts insertion data inserted at the selected first point in the inverse conversion data, compares the insertion data with the selected tag data stored in the memory, and outputs the insertion data to the selected tag And restoring the data from which the insertion data is removed in the inverse conversion data to the original message if it is confirmed that the data is identical to the data.
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