KR20160026313A - 데이터 암호화 또는 복호화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다양한 실시 예는 WB-AES(White Box - Advanced Encryption Standard) 알고리즘에 따른 데이터 암호화 또는 복호화 기술에 관한 것으로, 인코딩 함수에 있어서의 입력비트 중 소정의 비트(예: 8+μ)가 상기 인코딩 함수에 포함된 복수의 아핀 변환 함수와 연산되도록 함으로써 암호화된 데이터의 안전성을 더욱 높일 수 있는 데이터 암호화 방법을 제공할 수 있다.

Description

데이터 암호화 또는 복호화를 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR ENCRYPTING OR DECRYPTING DATA}

본 발명의 다양한 실시 예는 WB-AES(White Box - Advanced Encryption Standard) 알고리즘에 따른 데이터 암호화 및 복호화 기술과 관련된다.

정보 통신 기술의 발달로 인하여 전자기기 성능 향상에 동반하여 공격자의 공격 수준 및 능력도 향상되고 있다. 상기 공격자에 의한 소프트웨어 및 콘텐츠를 타겟으로하는 멀웨어(Mal-ware)는 급격히 증가하였고, 이에 따라 소프트웨어 및 콘텐츠의 보호에 대한 요구 또한 급증하였다.

종래의 통상적인 암호 알고리즘은 암호 알고리즘이 동작되는 단말과 이를 사용하는 사용자는 믿을 수 있다는 가정 하에 암호 알고리즘이 공개되어 있더라도 암호 키가 노출되지 않는다면 암호문을 획득한 공격자가 암호문을 복호할 수 없다는 전제로 개발되어 왔다. 그러나 실제 환경에서 통신에 참여한 사용자는 그 자신이 공격자가 되어 암호 키를 제3자에게 유출할 수 있다. 또한, 사용자가 사용하는 단말에 설치된 멀웨어는 공격자가 되어, 암호 키 자체뿐만 아니라 암호문, 복호화된 평문, 또는 메모리에 남아있는 암호문의 중간계산과정을 이용하여 암호키를 추출할 수도 있다.

이에 대한 해결책으로 TPM(Trusted Platform Module), 스마트카드 등의 하드웨어를 이용한 보안방법이 제안되었으나, 하드웨어 도입에 따른 비용 증가, 설치의 어려움, 내부 결함 발견시 장비 자체를 교체해야 하는 등의 문제가 노출되었다. 나아가, 고비용의 보안하드웨어도 메모리 공격에 쉽게 무력화될 수 있다는 Cold boot 공격 방법이 제안되기도 하였다. 결국 소프트웨어만으로 암호 키를 안전하게 보관할 수 있고, 신뢰할 수 없는 단말에서 암호화 알고리즘이 실행되더라도 암호 키가 노출되지 않도록 하는 기술이 요구되었다.

이러한 요구에 따라, S. Chow et al.에 의한 화이트박스 암호 기술은 소프트웨어 및 콘텐츠의 보호, 특히 불법 유출 방지를 위한 핵심 기술로 부상하였다. 화이트박스 암호 기술은 소프트웨어만으로 암호키가 알고리즘 내부에 숨겨져 있어 암호 알고리즘의 동작 과정에 있어서 중간 연산값 및 암호 키를 직접 노출시키지는 않는다. 즉, 암호화 알고리즘을 거대한 테이블(이른바 룩업 테이블)로 표현하고 이러한 테이블에 암호키를 숨겨 놓음으로써, 공격자가 암호키 프로세스를 모니터링 하더라도 실제 암호키가 무엇인지를 유추할 수 없도록 하였다.

상기 화이트박스 알고리즘에 대한 공격은 Billet et al.에 의해 제시되었다. Billet et al.은 주어진 라운드 함수에 대하여 비선형 함수를 찾아내고, 라운드 함수의 인코딩들의 관계를 통해 선형 부분과 상수를 찾아내어 그것으로 라운드 키를 추출해 내었다. 상기 Billet et al.에 의한 대수적 공격에 의해 비밀 키가 완전히 복원될 수 있었다.

한편, 상기 Billet et al.에 의한 대수적 공격에 있어서 가장 큰 공격량이 필요한 부분은 비선형 인코딩을 제거하는 부분으로, 8비트에 대해 2²⁴의 공격량이 필요하였다. 따라서 한 라운드키를 찾아내는 총 공격량은 약 2³⁰이다.

본 발명의 다양한 실시 예는, 상기 인코딩 함수에 있어서의 입력비트 중 소정의 비트(예: 8+μ)가 상기 인코딩 함수에 포함된 복수의 아핀 변환 함수와 연산되도록 함으로써 암호화된 데이터의 안전성을 더욱 높일 수 있는 데이터 암호화 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 의한, AES 알고리즘에 따른 데이터 암호화 또는 복호화를 제공하는 전자 장치는, 데이터에 대한 암호화를 수행하는 암호화 모듈, 및 상기 데이터에 적용되는 테이블이 저장되는 메모리를 포함하고, 상기 암호화 모듈은 상기 데이터에 대하여 (a) 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트로 분할하는 동작, (b) 상기 분할된 데이터 각각에 대해 입력 인코딩 함수를 적용하는 동작, (c) 상기 인코딩된 데이터에 대해 추가 라운드 키(Add round Key; AK) 동작, 서브 바이트(SubByte; S) 동작, 및 믹스 컬럼(Mix Column; MC) 동작을 포함하는 연산을 적용하는 동작, (d) 상기 연산이 적용된 데이터에 대해 출력 인코딩 함수를 적용하는 동작, 및 (e) 상기 출력 인코딩 함수가 적용된 데이터에 기초하여 암호화된 데이터를 획득하는 동작을 수행하도록 설정되고, 상기 입력 인코딩 함수는, 8×(8+μ)인 아핀 변환(affine transform) 함수(μ는 1 이상의 정수)로 구성되며, 상기 8+μ는 상기 제2 입력 비트에 대응되도록 설정될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상용화 가능한 저장량을 가지면서도, 보다 종래의 암호화 방법보다 안전성이 뛰어난 데이터 암호화 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 다양한 실시 예에 따른 암호화 모듈 및 복호화 모듈이 탑재된 전자 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 암호화 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 인코딩 함수의 행렬을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라운드 함수를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 라운드 함수를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 암호화 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 암호화 방법에 있어서의 테이블 분리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 9는 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도를 나타낸다

이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 전자 장치는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔(예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller? machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치 (예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.

도 1은 다양한 실시 예에 따른 암호화 모듈 및 복호화 모듈이 탑재된 전자 장치를 나타낸다.

도 1을 참조하여, 다양한 실시 예에서의 네트워크 환경 100 내의 전자 장치 101이 기재된다. 상기 전자 장치 101은 버스 110, 프로세서 120, 메모리 130, 입출력 인터페이스 150, 디스플레이 160, 및 통신 인터페이스 170을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치 101은, 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 구비할 수 있다.

상기 버스 110은, 예를 들면, 상기 구성요소들 110-170을 서로 연결하고, 상기 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 및/또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다.

상기 프로세서 120은, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 암호화 모듈 121 및 복호화 모듈 123을 포함할 수 있다.

암호화 모듈 121은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 데이터 암호화 방법을 수행할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 인코딩 함수의 적용 동작, AES 알고리즘에 의한 라운드 연산 동작 등을 수행할 수 있다. 이때, 상기 암호화모듈은 상기 동작들을 미리 설정된 라운드 수(예: 10개 라운드)만큼 반복할 수 있다.

복호화 모듈 123은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 복호화 방법을 수행함으로써 암호화된 데이터를 원래의 평문 데이터로 복호할 수 있다. 예를 들어, 상기 복호화 모듈은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 암호화 절차를 역으로 수행함으로써 암호화된 데이터를 평문 데이터로 복호할 수 있다.

한편, 상기 프로세서 120은, 중앙처리장치(CPU), AP(application processor), 또는 CP(communication processor) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 상기 프로세서 120은, 예를 들면, 상기 전자 장치 101의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

상기 메모리 130은, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리 130은, 예를 들면, 상기 전자 장치 101의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.

한 실시 예에 따르면, 상기 메모리 130은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 데이터 암호화 방법 및 데이터 복호화 방법을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 저장할 수도 있다. 또한, 상기 데이터 암호화 방법 및 데이터 복호화 방법에서 사용되는 각종 라운드 키, 암호 키, 함수, 행렬 및 이들과 관련된 테이블은 상기 메모리 130에 저장될 수 있다.

상기 메모리 130은 소프트웨어 및/또는 프로그램 140을 저장할 수 있다. 상기 프로그램 140은, 예를 들면, 커널 141, 미들웨어 143, API(application programming interface) 145, 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션") 147 등을 포함할 수 있다. 상기 커널 141, 미들웨어 143, 또는 API 145의 적어도 일부는, 운영 시스템(operating system, OS)이라고 불릴 수 있다.

상기 커널 141은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어 143, API 145, 또는 어플리케이션 프로그램 147)에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스 110, 프로세서 120, 또는 메모리 130 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 상기 커널 141은 상기 미들웨어 143, 상기 API 145, 또는 상기 어플리케이션 프로그램 147에서 상기 전자 장치 101의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.

상기 미들웨어 143은, 예를 들면, 상기 API 145 또는 상기 어플리케이션 프로그램 147이 상기 커널 141과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어 143은 상기 어플리케이션 프로그램 147로부터 수신된 작업 요청들과 관련하여, 예를 들면, 상기 어플리케이션 프로그램 147 중 적어도 하나의 어플리케이션에 상기 전자 장치 101의 시스템 리소스 (예: 버스 110, 프로세서 120, 또는 메모리 130 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 배정하는 등의 방법을 이용하여 작업 요청에 대한 제어(예: 스케쥴링 또는 로드 밸런싱)을 수행할 수 있다.

상기 API 145는, 예를 들면, 상기 어플리케이션 147이 상기 커널 141 또는 상기 미들웨어 143에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 화상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수 (예: 명령어)를 포함할 수 있다.

상기 입출력 인터페이스 150은, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 상기 전자 장치 101의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스 150은 상기 전자 장치 101의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.

상기 디스플레이 160은, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 160은, 예를 들면, 사용자에게 각종 컨텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 상기 디스플레이 160은, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스처, 근접, 또는 호버링(hovering) 입력을 수신할 수 있다.

상기 통신 인터페이스 170은, 예를 들면, 상기 전자 장치 101과 외부 장치(예: 제1 외부 전자 장치 102, 제2 외부 전자 장치 104, 또는 서버 106) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 인터페이스 170은 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크 162에 연결되어 상기 외부 장치 (예: 제2 외부 전자 장치 104 또는 서버 106)와 통신할 수 있다.

상기 무선 통신은, 예를 들면 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면 LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro, 또는 GSM 등 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232), 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 네트워크 162는 통신 네트워크(telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 전화 망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 외부 전자 장치 102, 104 각각은 상기 전자 장치 101과 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 서버 106은 하나 또는 그 이상의 서버들의 그룹을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치 101에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치 102, 104, 또는 서버 106)에서 실행될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치 101이 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 상기 전자 장치 101은 상기 기능 또는 상기 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치 102, 104, 또는 서버 106)에게 요청할 수 있다. 상기 다른 전자 장치(예: 전자 장치 102, 104, 또는 서버 106)는 상기 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 상기 전자 장치 101로 전달할 수 있다. 상기 전자 장치 101은 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 상기 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 암호화 방법을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 암호화 방법은 화이트박스(white box)를 이용한 AES 암호화 알고리즘을 기초로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 암호화 방법은 이하 설명하는 것과 같이, 라운드 연산을 10회 거치는 것에 의하여 수행된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 암호화 방법은, r의 값을 '0'으로 설정하는 동작 201, 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트를 갖는 데이터로 분할하는 동작 203, 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)로 인코딩하는 동작 205, 라운드 키 추가(AK_WB ^(r)) 동작 207, 서브 바이트(S) 동작 209, 믹스 컬럼(MC) 동작 211, 출력 인코딩 함수(B_out ^(r+1))로 인코딩하는 동작 213, r값이 8인지 판단하는 동작 215, r의 값을 1 증가시키는 동작 217, 입력 인코딩 함수(A_in ⁽⁹⁾)로 인코딩하는 동작 219, 라운드 키 추가(AK_WB ⁽⁹⁾) 동작 221, 서브 바이트(S) 동작 223, 라운드 키 추가(AK_WB ⁽¹⁰⁾) 동작 225, 및 출력 인코딩 함수(B_out ⁽¹⁰⁾)로 인코딩하는 동작 227을 포함할 수 있다.

동작 201에서 암호화 모듈 121은 예를 들어 메모리 130에 포함된 레지스터에 'r'의 값을 '0'으로 설정할 수 있다. 이 'r'의 값은 이하 설명하는 동작 203 내지 동작 213을 수행할 라운드를 나타낼 수 있다. 이때 상기 동작 203 내지 동작 213을 하나의 라운드 연산으로 볼 수 있다. 또한, 'r'은 다양한 연산 및 동작에 있어서 이용되는 함수 또는 행렬의 윗 첨자로서 부가될 수 있다. 이것의 의하여 당해 연산 및 동작이 수행되는 라운드를 식별할 수 있다. 예컨대, r은 0 내지 9 사이의 정수값을 가질 수 있다.

동작 203에서, 암호화 모듈 121은 예를 들어 암호화할 대상인 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트를 갖는 데이터로 분할할 수 있다. 이때, 제1 입력 비트는 AES에서 정의되는 입력비트로서 일반적으로 128비트이고, 192비트 또는 256비트일 수도 있다.

제2 입력 비트는 라운드 함수(이중에서도 입력 인코딩 함수)에 적용되는 단위 비트일 수 있다. 이때, 제2 입력 비트로 분할된 데이터 각각은 다른 분할된 데이터와 입력 비트의 일부를 공유할 수 있다. 예를 들어, 제1 입력 비트로 128비트를 가진 데이터는 16개의 12비트(제2 입력 비트)를 갖는 데이터로 분할될 수 있다. 이때 각각 분할된 12비트를 갖는 데이터는, 4비트의 입력 비트를 다른 분할된 데이터와 공유할 수 있다.

동작 205에서, 암호화 모듈 121은 동작 203에서 분할된 데이터 각각에 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)를 적용할 수 있다. 입력 인코딩 함수 A_in ^(r) : {0,1}¹²⁸→{0,1}¹²⁸는 아핀 변환 함수일 수 있고, 각 라운드마다 상이하게 생성될 수 있다. 구체적으로 상기 입력 인코딩 함수는, 8×(8+μ)인 아핀 변환(affine transform) 함수(μ는 1 이상의 정수)로 구성될 수 있다. 이때 (8+μ)의 값은 상기 제2 입력 비트에 대응되도록 설정될 수 있다. 한편, 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 성분 중 상기 아핀 변환 함수 이외의 성분은 모두 '0'의 값을 가지며, 암호화 모듈 121은 상기 '0'의 값을 가진 상기 아핀 변환 함수 이외의 성분에 대하여는 연산을 수행하지 않을 수 있다. 또한, μ의 값은 1에서 8 사이의 값으로 설정함이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬을 나타낸다.

본 발명에 따른 암호화 방법이 수행되는 전자 장치는 비교적 넉넉한 리소스를 가진 데스크탑 컴퓨터 또는 워크스테이션뿐만 아니라, 다소 제한적인 리소스를 가진 스마트폰, 웨어러블 기기 등도 포함할 수 있다. 그러므로, 다양한 전자 장치에서 수용 가능하고, 실제로 상업적으로 활용 가능한 수준의 암호화 방법을 제공하기 위하여는, 라운드 함수는 크기가 작은 테이블로 표현될 수 있어야 한다. 이 중에서도, 라운드 함수에 포함된 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)는 합리적인 저장량을 가지는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 128 × 128 입력 인코딩 함수A_in ^(r)의 행렬은, 차수(rank)가 8인 8×(8+μ)인 아핀 변환 함수(μ는 1 이상의 정수) A₀ 내지 A₁₅의 16개로 구성될 수 있다. 이때 (8+μ)의 값은 상기 제2 입력 비트에 대응되도록 설정될 수 있다. 따라서, 상기 제2 입력 비트 중 일부의 비트는 입력 인코딩이 적용될 때 다중되어 연산될 수 있다. 이것에 의해 입력 인코딩 함수의 아핀 변환 함수끼리 블록 대각 행렬을 이루어, 입력 비트가 하나의 아핀 변환 함수에만 영향을 주는 경우보다 복잡도가 상승할 수 있어 공격에 더욱 강인해질 수 있다.

한편, 상기 입력 인코딩 함수A_in ^(r)의 역함수(혹은 역행렬)는 후술하는 바와 같이, 출력 인코딩 함수를 구할 때에 사용될 수 있으므로, 상기 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)는 가역성을 가질 것을 요한다.

도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 128 × 128 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬은, 차수가 8인 8×(8+μ)인 아핀 변환 함수 A₀ 내지 A₁₅의 16개로 구성될 수 있다. 또한, 상기 입력 인코딩 함수는 적어도 하나의 블록 행렬을 포함한 블록 대각 행렬(block diagonal matrix)일 수 있고, 상기 블록 행렬 각각은 복수의 아핀 변환 함수로 구성될 수 있다. 상기 아핀 변환 함수로 구성된 상기 블록 행렬의 열의 개수는 "입력 비트의 순환 단위"라고도 한다.

예를 들어 도 3(b)의 경우 각 4개의 아핀 변환 함수 A₀ 내지 A₃, A₄ 내지 A₇, A₈ 내지 A₁₁, 및 A₁₂ 내지 A₁₅는 각각 32×32의 블록 행렬을 형성할 수 있고, 이들 블록행렬에 의하여 전체 입력 인코딩 함수는 블록 대각 행렬을 형성할 수 있다. 또한, 입력 비트의 순환 단위는 32비트이다.

또한, 상기 복수의 아핀 변환 함수 중 적어도 하나는 상기 블록 행렬 내에서 분할되어서 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 3(b)에서 8×(8+μ)인 아핀 변환 함수 A₃, A₇, A₁₁, 및 A₁₅는 당해 아핀 변환 함수가 속한 블록 행렬의 마지막 행에서 8×8 행렬 및 8×μ행렬로 분할되어 있다. 이때, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 아핀 변환 함수 A₃, A₇, A₁₁, 및 A₁₅에 있어서 8×8 행렬의 (j, j)(j는 1부터 8 사이의 정수) 성분은 전체 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 대각 성분을 이루고, 8×μ행렬은 8×8 행렬과 동일한 행(row) 상에서 당해 아핀 변환 함수가 속한 블록 행렬의 첫 번째 열부터 위치할 수 있다.

또한, 상기 블록 행렬 각각은 가역 행렬로 설정될 수 있다. 즉, 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬에 포함된 상기 블록 행렬 각각이 가역성을 가지면, 상기 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)도 역시 가역성을 가질 수 있기 때문이다. 이것은 도 3(a)에서 설명한 바와 같이, 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)가 출력 인코딩 함수를 구할 때에 사용될 수 있기 때문이다.

도 2로 되돌아와서, 동작 207에서 암호화 모듈 121은 라운드 키 추가(AK_WB ^(r)) 동작을 수행할 수 있고, 동작 209에서 테이블을 이용하여 키를 대체하는 서브 바이트(S) 동작을 수행할 수 있고, 동작 211에서 행(row)을 뒤섞는 믹스 컬럼(MC) 동작을 수행할 수 있다. 상기 동작 207 내지 동작 211은 AES에 의하여 규정된 동작이므로 상세한 설명을 생략한다.

다만, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 동작 207의 라운드 키 추가(AK_WB ^(r)) 동작은, 상기 AES 알고리즘에 따른 라운드 키에 상기 시프트 로우(Shift Row; SR) 동작을 수행한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 동작 207의 라운드 키 추가(AK_WB ^(r)) 동작은 후술하는 동작 219, 및 동작 225을 포함하여 아래 수식과 같이 나타낼 수 있다.

각 라운드 r = 0,…,9에 대하여,

동작 211에 이어서 동작 213에서, 암호화 모듈 121은 출력 인코딩 함수 B_out ^(r+1)를 적용할 수 있다. 마찬가지로 B _out ^(r): {0,1}¹²⁸→{0,1}¹²⁸는 아핀 변환 함수이다. 각 라운드의 상기 출력 인코딩 함수 B_out ^(r+1) 는 다음 라운드의 상기 입력 인코딩 함수 A_out ^(r+1)의 역함수에 기초하고, 시프트 로우(Shift Row; SR) 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하기의 수식과 같이 상기 출력 인코딩 함수 B_out ^(r)는 시프트 로우(Shift Row; SR) 동작을 수행하는 함수와 상기 입력 인코딩 함수 A_out ^(r)의 역함수의 합성으로 나타낼 수 있다.

또는

본 명세서에서는 상기와 같은 동작 205 내지 동작 213을 나타내는 함수를 라운드 함수라 하고, 이하에서는 r-번째 라운드 함수를 WB-AES3^(r)이라 기재한다. 상기 WB-AES3^(r)에 있어서는, S. Chow et al.에 의한 화이트박스 암호 기술(WB-AES)과 구분하기 위하여 '3'이라는 어미를 부가하였다. 상기 '3'은 오로지 상기 S. Chow et al.에 의한 화이트박스 암호 기술(WB-AES)과 구분하기 위한 것으로, 상기 '3'으로 인하여 어떠한 연산이 수행되는 것이 아니다.

동작 215에서 암호화 모듈 121은 r값이 8인지 판단할 수 있다. r값이 8이 아닌 경우(동작 215에서 N) 동작 217로 진행하고, r값이 8인 경우(동작 215에서 Y) 동작 219로 진행한다. 동작 217에서 암호화 모듈 121은 예를 들어 레지스터에 r의 값을 1 증가시킨 값을 설정할 수 있다. 동작 215에 의하여 암호화 대상인 데이터는 9번의 라운드 함수를 적용받을 수 있다.

동작 219에서 r값이 8인 경우(동작 215에서 Y) 암호화 모듈 121은 상기 9번의 라운드 함수를 적용받은 데이터에 대해 입력 인코딩 함수 A_in ⁽⁹⁾를 적용할 수 있다. 입력 인코딩 함수 A_in ⁽⁹⁾를 적용하는 동작에 대하여는 상기 동작 205에 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.

동작 221에서 암호화 모듈 121은 라운드 키 추가(AK_WB ⁽⁹⁾) 동작을 수행할 수 있고, 동작 223에서 서브 바이트(S) 동작을 수행할 수 있고, 동작 223에서 라운드 키 추가 (AK_WB ⁽¹⁰⁾) 동작을 수행할 수 있으며, 동작 227에서 출력 인코딩 함수 B_out ⁽¹⁰⁾로 인코딩할 수 있다. 이것에 의하여, 암호화 모듈 121은 출력 인코딩 함수가 적용된 데이터에 기초하여 암호화된 데이터를 획득할 수 있다.

결국, 상기 동작 201 내지 227에 따른 r-번째 라운드 함수 WB-AES3^(r):{0,1}¹²⁸→{0,1}¹²⁸은 다음 수식과 같이 나타낼 수 있다.

한편, 임의의 128 비트의 데이터 x = x₀∥…∥x₃ (x_i는 32비트)에 대해 하기 수식을 만족하는 32비트 입력, 128출력을 가지는 아핀 변환 함수 B₀,B₁,B₂,B₃을 고려하면, 동작 213 또는 227에 있어서의 출력 인코딩 함수 B_out ^(r) = [B₀│B₁│B₂│B₃]이 된다.

상기 수식을 감안하면, 128비트에 대한 라운드 함수 WB-AES3^(r):{0,1}¹²⁸→{0,1}¹²⁸은 하기 수식과 같이 제2 입력 비트(8+μ)로 분할된 데이터 각각에 대한 라운드 함수 Fi : {0,1}^8+μ→{0,1}¹²⁸ (i = 0,…,15)로 나타내어 질 수 있다.

여기서, 라운드 키 추가 함수 AK_WB ^(r)= AK₀ ^(r)∥…∥AK₁₅ ^(r)(AK_i ^(r)는 8비트)로 나타낼 수 있고, 믹스 컬럼 함수 MC = [MC₀│…│MC₃]이다.

이에 따라서, 상기 수식은 임의의 128 비트의 데이터 x = x₀∥…∥x₁₅ 에 대한 r-번째 라운드 함수 WB-AES3^(r)은 다음 수식과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, ~xi 는 xi 의 상위μ비트를 나타낸다. 상기 식으로부터, 라운드 함수 WB-AES3^(r)은 제2 입력 비트(8+μ) 비트 입력 및 128 비트 출력을 가지는 함수 F_i의 XOR합으로 표현할 수 있다. 즉, 라운드 함수 WB-AES3^(r)는 입력비트의 크기가 작은 제2 입력 비트(8+μ) 함수의 합으로 표현될 수 있다.

또한, 한 실시 예에 따르면, 상기 동작 211는 믹스 컬럼(MC) 연산이 적용된 데이터에 대하여 제3 비트 출력을 갖도록 하는 중간 출력 인코딩 함수를 적용하는 동작을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 동작 227은, 상기 출력 인코딩 함수 B_out ⁽¹⁰⁾의 적용 전에 상기 제3 비트 입력 및 상기 제1 비트 출력을 갖도록 하는 상기 중간 출력 인코딩 함수의 역함수로 기능하는 중간 입력 인코딩 함수를 적용하는 동작을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라운드 함수를 나타낸 블록도이다.

도 4를 참조하면, 128 × 128 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬이 도 3(a)에 나타낸 행렬과 같은 경우의 데이터의 암호화 흐름을 나타낸 블록도이다. 도 4에 있어서, A 블록은 예를 들어 128 × 128 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬을 나타낸다. S 블록은 예를 들어 라운드 키 추가 (AK_WB) 함수와 서브 바이트(S) 함수을 나타내는 행렬이다. B 블록은 믹스 컬럼(MC) 함수와 출력 인코딩 함수 B_out ^(r)의 행렬을 나타낸다.

128비트(제1 입력 비트)인 데이터는 8+μ비트(제2 입력 비트)인 데이터로 분할되어, 각각 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬의 적용을 받을 수 있다. 상기 분할된 8+μ비트의 데이터에는 각각 S 블록, 즉 라운드 키 추가 (AK_WB) 함수와 서브 바이트(S) 함수에 의한 행렬 연산이 수행된다. 이어서 B 블록, 즉 믹스 컬럼(MC) 함수 출력 인코딩 함수 B_out ^(r)에 의한 행렬 연산이 수행된다. 전술한 바와 같은 연산 처리(즉, 상기 수식의 F_i)를 받은, 상기 분할된 8+μ비트의 데이터는 128 비트로 출력되어 XOR합 처리될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 라운드 함수 WB-AES3^(r)는 입력 비트의 크기가 작은 제2 입력 비트(8+μ)의 함수(F_i)의 합으로 표현될 수 있다.

결국, 8+μ비트 중 일부 μ 비트는 입력 인코딩 함수가 적용될 때 다중되어 연산될 수 있다. 이것에의 하여 μ=0인 경우보다 복잡도가 상승할 수 있어 공격에 더욱 강인해질 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 라운드 함수를 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 128 × 128 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬이 도 3(b)에 나타낸 행렬과 같은 경우의 데이터의 암호화 흐름을 나타낸 블록도이다. 도 5에 있어서, A 블록은 입력 비트의 순환 단위가 32비트인 128 × 128 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 행렬을 나타낸다. A 블록은 32 × 32의 블록 행렬만을 도시하고 있으나, 상기 A 블록과 같은 블록 행렬의 4개는 128 × 128의 블록 대각 행렬(입력 인코딩 함수)을 구성할 수 있다. 마찬가지로, S 블록은 라운드 키 추가 (AK_WB) 함수와 서브 바이트(S) 함수를 나타내는 행렬이다. MC 블록은 믹스 컬럼(MC) 함수를 나타내는 행렬이다. B 블록은 출력 인코딩 함수 B_out ^(r)의 행렬을 나타낸다. 도 4에서는 MC 블록은 B 블록 내에 포함(합성)되어 있었으나, 도 5에서는 분리하여 표현하였다.

128비트(제1 입력 비트)인 데이터는 8+μ비트(제2 입력 비트)인 데이터로 분할되어, 각각 입력 인코딩 함수 A의 행렬의 적용을 받을 수 있다. 상기 분할된 8+μ비트의 데이터에는 마찬가지로 각각 S 블록, MC 블록, B 블록에 의한 행렬 연산이 수행될 수 있다. 전술한 바와 같은 연산 처리를 받은, 상기 분할된 8+μ비트의 데이터는 128 비트로 출력되어 XOR합 처리될 수 있다. 즉, 라운드 함수 WB-AES3^(r)는 입력 비트의 크기가 작은 제2 입력 비트(8+μ)의 함수(F_i)의 합으로 표현될 수 있다.

결국, 8+μ비트 중 일부 μ 비트는 입력 인코딩 함수가 적용될 때 다중되어 연산될 수 있다. 이것에의 하여 μ=0인 경우보다 복잡도가 상승할 수 있어 공격에 더욱 강인해질 수 있다. 아울러, 도 4의 경우와는 달리 도 5의 경우 4개의 블록 행렬은 서로 영향을 미치지 않으므로 상기 입력 인코딩 함수에 관련된 테이블의 저장량을 저감할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 암호화 방법을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 암호화 방법은, 외부 입력 인코딩 함수 T_in을 적용하는 동작 610, r의 값을 '0'으로 설정하는 동작 601, 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트를 갖는 데이터로 분할하는 동작 603, 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)로 인코딩하는 동작 605, 라운드 키 추가(AK_WB ^(r)) 동작 607, 서브 바이트(S) 동작 609, 믹스 컬럼(MC) 동작 611, 출력 인코딩 함수(B_out ^(r+1))로 인코딩하는 동작 613, r값이 8인지 판단하는 동작 615, r의 값을 1 증가시키는 동작 617, 입력 인코딩 함수(A_in ⁽⁹⁾)로 인코딩하는 동작 619, 라운드 키 추가(AK_WB ⁽⁹⁾) 동작 621, 서브 바이트(S) 동작 623, 라운드 키 추가(AK_WB ⁽¹⁰⁾) 동작 625, 출력 인코딩 함수(B_out ⁽¹⁰⁾)로 인코딩하는 동작 627, 및 외부 출력 인코딩 함수 T_out을 적용하는 동작 620을 포함할 수 있다.

동작 601 내지 627은 도 2의 동작 201 내지 227에 각각 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.

동작 610에서, 암호화 모듈 121은 데이터에 최초의 라운드 함수가 적용되기 이전에, 전자장치 고유의 입력 인코딩 함수 E_in를 포함한 외부 입력 인코딩 함수(테이블) T_in을 데이터에 대해 적용할 수 있다. 상기 외부 입력 인코딩 함수 T_in 은 B_out ⁽⁰⁾

E_in 으로 연산될 수 있다. 상기 외부 입력 인코딩 함수 T_in (=B_out ⁽⁰⁾

E_in)은 128 × 128의 아핀 변환 함수이고, 32개의 128 × 4 아핀 함수로 구분될 수 있다. 즉, 상기 외부 입력 인코딩 함수 T_in 은 4비트의 입력 및 128비트의 출력을 가지며 하기 수식과 같이 표현될 수 있다.

여기서, x = x₀∥…∥x₃₁∈{0, 1}¹²⁸이고 각 x_i 는 4비트를 가진다.

외부 입력 인코딩 함수 T_in은 상기 수식과 같이 0번째 라운드의 출력 인코딩 함수 B_out ⁽⁰⁾를 포함할 수 있다. 따라서, 동작 603에서 입력 인코딩 함수 A_in ⁽⁰⁾가 적용되면, B_out ⁽⁰⁾와 A_in ⁽⁰⁾는 상쇄되어 전자장치 고유의 입력 인코딩 함수 E_in이 최종적으로 암호화된 데이터에 포함될 수 있다.

동작 620에서, 암호화 모듈 121은 AES 알고리즘의 최후(10번째) 라운드 연산의 출력 인코딩 함수 B_out ⁽¹⁰⁾를 적용하는 동작 627 이후에, 암호화된 데이터에 대하여 상기 전자장치 고유의 출력 인코딩 함수 E_out을 포함한 외부 출력 인코딩 함수 T_out으로 인코딩할 수 있다. 상기 외부 출력 인코딩 함수 T_out은 E_out

A_in ⁽¹⁰⁾으로 연산될 수 있다. 상기 외부 출력 인코딩 함수 T_out은 128 × 128의 아핀 변환 함수이고, 32개의 128 × 4 아핀 함수로 구분될 수 있다. 따라서 외부 출력 인코딩 함수 T_out은 각각 32개의 4비트 입력 및 128비트 출력을 가지는 테이블로 표현할 수 있다. 상기 외부 입출력 인코딩 함수에 의하여 부가적인 안전성 도모할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면 라운드 함수 WB-AES3^(r)는 분리되어 표현될 수 있다.

상기 수식에서 설명한 바와 같이 라운드 함수 WB-AES3^(r)은 제2 입력 비트(8+μ) 비트 입력 및 128 비트 출력을 가지는 함수 F_i의 XOR합으로 표현할 수 있다. 이때, 함수 F_i를 이용하여 G_{1 ,i}: {0, 1}⁸→{0, 1}¹²⁸ 및 G_{2 ,i}: {0, 1}^8+μ→{0, 1}¹²⁸의 두 함수를 다음과 같이 나타낼 수 있다(단, i = 0,…,15). 즉, 128 비트(제1 입력 비트)에 대한 각각의 라운드 함수 WB-AES3^(r)은 모든 8비트(제2 입력 비트)에 대한 제1 함수 G_{1 ,i}와 제2 함수 G_{2 ,i}의 총합으로 나타낼 수 있다.

여기서, ~x 와 ~y 는 각각 x 와 y의 상위 μ 비트를 의미한다. 그러면, 임의의 128비트 x = x₀∥…∥x₁₅ 에 대해서, 다음의 식을 만족한다.

이로부터, 각각의 라운드 함수 WB-AES3^(r)는 함수 G_{1 ,i}와 G_{2 , i} 의 합으로 나타낼 수 있음을 알 수 있다. 한편, 제1 함수 G_{1 ,i} 와 제2 함수 G_{2 ,i}는 F_i 와 F_{i -1}의 합으로 구성되지만,

상기 수식으로부터 F_i는 G_{1 ,i}와 G_{2 ,i}의 결합으로 도출될 수 없다. 즉, 임의의 8비트(제2 입력 비트)에 대한 제1 함수 G_{1 ,i}와 제2 함수 G_{2 ,i}는, 임의의 8비트(제2 입력 비트) 및 당해 비트와 인접한 다른 제2 입력 비트에 대한 상기 각 라운드 함수의 합(즉, F_i 와 F_{i -1}의 합)으로 설정될 수 있다.

그러므로, WB-AES^(r) 를 8 비트 입력 함수 G_{1 ,i}와 8+μ비트 입력 함수 G_{2 ,i}를 이용하여 표현하면, 함수 F_i를 노출시키지 않으면서 높은 안전성을 달성할 수 있다. 특히, 함수 F_i를 노출시키지 않으므로, affine equivalence attack에 보다 적절히 대응할 수 있다.

도 7은 본 발명의 암호화 방법에 있어서의 테이블 분리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3(b)와 같이 입력 비트 순환 단위가 32비트인 입력 인코딩 함수가 사용되면, 라운드 함수 WB-AES3^(r)는 믹스 컬럼(MC) 동작을 기준으로 두 함수의 합성으로 표현할 수 있다. 라운드 함수 WB-AES3^(r)를 두 개의 함수의 합성으로 표현할 수 있게 되면 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 암호 방법에 사용되는 메모리 저장량을 줄일 수 있다.

상기 제1 함수 G_{1 ,i} 와 제2 함수 G_{2 ,i} 는 3개의 테이블 T_{1 ,i}, T_{2 ,i}, 및 T_{3 , i} 로 표현될 수 있다. 이하에서 사용되는 입력 인코딩 함수 A_in ^(r) 는 도 3(b), 또는 도 5의 경우를 기준으로 설명한다.

각 라운드 r 에 대해서, 32×32 아핀 변환 함수 C₀, C₁, C₂, C₃으로 구성된 128 × 128 아핀 함수 C^(r) 은 다음 수식과 같이 표현될 수 있다.

여기서, x = x₀∥…∥x₁₅∈{0, 1}¹²⁸이다.

또한, 각 i = 0,…,15 에 대해서, f_i : {0, 1}^8+μ→{0, 1}³²를

라 하면, 모든 x = x₀∥…∥x₁₅∈{0, 1}¹²⁸에 대해서,

가 성립한다. 여기서 ~xi 는 xi 의 상위 μ비트이다.

r 라운드(0≤r≤8)에 있어서, 각 i = 0,…,15 에 대한 두 함수 T_{1 ,i} : {0, 1}⁸→{0, 1}³²과 T_{2 ,i} : {0, 1}^8+μ→{0, 1}³²는 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서 ~x and ~y 는 각각 x 와 y의 상위 μ비트이다. 상기 함수 G_{1 ,i}를 이용하면 8비트 입력 및 128비트 출력의 테이블 T_{1 ,i}를 도출할 수 있으며, 함수 G_{2 ,i}를 이용하면 8+μ 비트 입력 및 128비트 출력의 테이블 T_{2 ,i}를 도출할 수 있다.

또한, r 라운드(0≤r≤8)에 있어서, 임의의 128비트 x = x₀∥…∥x₃₁(x_i는 4비트)에 대하여, T_{3 ,i}는 다음과 같이 표현될 수 있다.

T_{3 ,i}는 4비트 입력, 및 128비트 출력을 가지는 함수고, 도 3(b)의 경우에 있어서 사용되는 테이블이다.

한편, AES에 따르면, 최후의 라운드는 다른 라운드의 구성과 다르므로(MC 동작의 부존재) 최후 라운드의 테이블 함수는 다르게 설정될 수 있다. 각 i = 0,…,15에 대해서, f_i ⁽¹⁰⁾: {0, 1}^8+μ→{0, 1}³²는 다음과 같이 정의된다.

그러면 상기 수식과 같이 T_{1 ,i} 과 T_{2 , i} 를 구할 수 있다. 상기 최후의 라운드는 T_{1 ,i}과 T_{2 ,i} 만 이용하여 표현되었다. 상기와 같은 테이블 분할에 의하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 암호화 방법에 이용되는 테이블의 크기를 줄일 수 있어 메모리 저장량을 낮출 수 있다.

이하, 표 1 및 표 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 암호화 방법의 저장량 및 안전성 등의 성능을 나타낸다. 표 1 및 표 2에 있어서는 특히 입력 인코딩 함수가 도 3(a)의 형상을 가지는 경우와 도 3(b)의 형상을 가지는 경우를 구분하여 설명한다.

제2 입력 비트	도 3(a)의 경우	도 3(b)의 경우
9 bits(μ=1)	1936 KB	568 KB
10 bits(μ=2)	3216 KB	888 KB
11 bits(μ=3)	5776 KB	1528 KB
12 bits(μ=4)	10896 KB	2808 KB

상기 표 1은 제2 입력 비트(μ값)에 따른 본 발명의 암호화 방법을 수행하기 위한 테이블 등의 저장량을 나타낸다. 상기 표에 나타낸 바와 같이, 제2 입력 비트의 μ값이 커짐에 따라 본 발명의 암호화 방법을 수행하기 위한 테이블 등의 저장량은 증가한다. 또한 도 3(a)의 경우는 128bit의 입력 비트 순환 단위를 가지므로, 32bit의 입력 비트 순환 단위를 가지는 도 3(b)와 비교하여 더 큰 저장량을 보인다.

	S. Chow et al.	도 3(a)의 경우	도 3(b)의 경우
표현방법	테이블	(입력 비트 다중 사용) 테이블	(입력 비트 다중 사용) 테이블
제2 입력 비트	-	12 bits(μ=4)	12 bits(μ=4)
입력 인코딩 함수의 입력 비트 순환 단위	8 bit	128 bit	32 bit
인/디코딩 함수	비선형/선형	아핀 변환	아핀 변환
안전성 (각 라운드 키 복구를 위한 공격량)	230	257	243
저장량	770KB	10.64MB	2.8MB

상기 표 2는 종래의 암호화 방법(비특허문헌 1)과 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 암호화 방법을 비교하였다. 입력 인코딩 함수가 도 3(a)의 형상을 가지는 경우와 도 3(b)의 형상을 가지는 경우는 입력 비트 순환 단위가 각각 128bit 및 32bit로 상이하다. 상기 표 2에서 알 수 있듯이, 도 3(a)의 경우는 테이블 등의 저장량이 10.64MB로 도 3(b)의 경우보다 커지지만, 각 라운드 키 복구를 위한 공격량은 2¹⁴배 더 많다.

결국, 본 발명의 다양한 실시 예에 의하면, 제2 입력 비트 즉 μ가 증가할수록 안전성과 저장량이 증가하게 된다. 또한 입력 인코딩 함수의 입력 비트 순환 단위가 증가할수록 안전성과 저장량이 증가한다. 이를 통해 안전성과 저장량 간의 상관 관계를 확인할 수 있다.

결국, 본 발명의 사용자는 상기 제2 입력 비트(8+μ)와 입력 비트 순환 단위를 조절함으로써 종래 기술보다 안전성이 높은 암호화 방법을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 암호화 방법에 대응하는 복호화 방법은, 복호화 모듈 123에 의해 9 라운드로서 AK⁽¹⁰⁾

ISB

ISR

AK⁽⁹⁾ 가 적용되고, 나머지 반복적인 라운드로서 AK

ISB

ISR

IMC의 동작이 적용된다. 여기서 ISB, ISR, IMC는 각각 서브 바이트(S) 함수, 시프트 로우(SR) 함수, 믹스 컬럼(MC) 함수의 역함수를 나타낸다.

상기 복호화 모듈 123은, 32×32 크기의 IMC 동작이 각 라운드 앞에서 수행되는 것을 방지하기 위해 AK 와 IMC의 단계를 서로 교환할 수 있다. IMC

AK = IMC(AK)

IMC인 것을 이용하여 라운드 키로 AK′:= IMC(AK)을 사용하면, AES의 복호화 결과와 변형된 AES의 결과가 같음을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 입력 인코딩 함수 A_in ^(r)의 특성을 사용하기 위해 각 라운드 키 AK”를 AK”: = ISR

IMC(AK)로 정의할 수 있다. 이를 통해, ISR 과정을 각 라운드 함수의 앞쪽에 오게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 복호화 방법은 9 라운드는 IMC

ISB

ISR(AK⁽⁹⁾)

ISR, 1 라운드는 AK⁽⁰⁾

ISB

AK⁽¹⁾

ISR, 나머지 라운드는 IMC

ISB

AK”

ISR 로 이루어진 변형된 AES 복호화 동작을 포함한다.

한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복호화 방법의 복호화 키 WB _ DecKey는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

상기 복호화 키 WB_ DecKey는 암호화 키 WBKey로부터 생성되지 않고 AES 비밀 키 AddRoundKey로부터 생성된다. 위와 같이 정의한 WB_DecKey를 이용하여 WB_DecAES^(r)를 나타내면 다음 수식과 같다.

한편, 복호화 모듈 123이 사용하는 입력 인코딩 함수 DecA_in ^(r) 는 상기 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 암호화 과정에서 쓰인 출력 인코딩 함수 B_out ^(r) 의 역함수가 아니다. 저장량 저감을 위하여, 복호화 모듈이 사용하는 입력 인코딩 함수 DecA_in ^(r) 는 암호화 과정에서 쓰이는 입력 인코딩 함수의 형상에 대응되며, DecB_out ^(r)=(DecA_in ^(r))^-1

ISR이다. 각 라운드를 거치며 입력 및 출력 인코딩 함수들은 서로 상쇄되기 때문에 복호화 방법의 입출력 인코딩 함수가 암호화 과정의 인코딩 함수의 역함수로 설정될 필요가 없다. 외부 입/출력 인코딩 함수를 제외한 복호화 방법의 나머지 인코딩 함수들은 암호화 방법의 인코딩 함수들과 독립적으로 선택된다. 이러한 이유로 각 라운드마다 DecWB^(r)(EncWB^(r)(m)) ≠ m지만, 모든 라운드를 거친 결과는 DecWB(EncWB(m)) = m이다.

도 8은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치 801의 블록도 800을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 상기 전자 장치 801은, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치 101의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치 801은 하나 이상의 어플리케이션 프로세서(AP) 810, 통신 모듈 820, SIM(subscriber identification module) 카드 824, 메모리 830, 센서 모듈 840, 입력 장치 850, 디스플레이 860, 인터페이스 870, 오디오 모듈 880, 카메라 모듈 891, 전력 관리 모듈 895, 배터리 896, 인디케이터 897, 및 모터 898을 포함할 수 있다.

상기 AP 810은, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP 810에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP 810은, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 AP 810은 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 상기 AP 810은 도 8에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈 821)를 포함할 수도 있다. 상기 AP 810은 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.

상기 통신 모듈 820은, 도 1의 상기 통신 인터페이스 170과 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 상기 통신 모듈 820은, 예를 들면, 셀룰러 모듈 821, Wi-Fi 모듈 823, BT 모듈 825, GPS 모듈 827, NFC 모듈 828 및 RF(radio frequency) 모듈 829를 포함할 수 있다.

상기 셀룰러 모듈 821은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 821은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드 824)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치 801의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 821은 상기 AP 810이 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 821은 커뮤니케이션 프로세서(CP)를 포함할 수 있다.

상기 Wi-Fi 모듈 823, 상기 BT 모듈 825, 상기 GPS 모듈 827 또는 상기 NFC 모듈 828 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈 821, Wi-Fi 모듈 823, BT 모듈 825, GPS 모듈 827 또는 NFC 모듈 828 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 IC(integrated chip) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.

상기 RF 모듈 829는, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. 상기 RF 모듈 829는, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈 821, Wi-Fi 모듈 823, BT 모듈 825, GPS 모듈 827 또는 NFC 모듈 828 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.

상기 SIM 카드 824는, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 및/또는 내장 SIM(embedded SIM)을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID (integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI (international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.

상기 메모리 830(예: 메모리 130)는, 예를 들면, 내장 메모리 832 또는 외장 메모리 834를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리 832는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비-휘발성(non-volatile) 메모리 (예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리(예: NAND flash 또는 NOR flash 등), 하드 드라이브, 또는 SSD(solid state drive) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 외장 메모리 834는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 상기 외장 메모리 834는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치 801과 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.

상기 센서 모듈 840은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치 801의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈 840은, 예를 들면, 제스처 센서 840A, 자이로 센서 840B, 기압 센서 840C, 마그네틱 센서 840D, 가속도 센서 840E, 그립 센서 840F, 근접 센서 840G, 컬러 센서 840H(예: RGB 센서), 생체 센서 840I, 온/습도 센서 840J, 조도 센서 840K, 또는 UV(ultra violet) 센서 840M 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 센서 모듈 840은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor), EMG(electromyography) 센서, EEG(electroencephalogram) 센서, ECG(electrocardiogram) 센서, IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈 840은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치 801은 AP 810의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈 840을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 상기 AP 810이 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈 840을 제어할 수 있다.

상기 입력 장치 850은, 예를 들면, 터치 패널(touch panel) 852, (디지털) 펜 센서(pen sensor) 854, 키(key) 856, 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치 858을 포함할 수 있다. 상기 터치 패널 852는, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널 852는 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 상기 터치 패널 852는 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.

상기 (디지털) 펜 센서 854는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 시트(sheet)를 포함할 수 있다. 상기 키 856은, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파 입력 장치 858은 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치 801에서 마이크 (예: 마이크 888)로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있다.

상기 디스플레이 860(예: 디스플레이 160)은 패널 862, 홀로그램 장치 864, 또는 프로젝터 866을 포함할 수 있다. 상기 패널 862는, 도 1의 디스플레이 160과 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 상기 패널 862는, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent), 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널 862는 상기 터치 패널 852와 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치 864는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터 866은 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치 801의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이 860은 상기 패널 862, 상기 홀로그램 장치 864, 또는 프로젝터 866를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 인터페이스 870은, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface) 872, USB 874, 광 인터페이스(optical interface) 876, 또는 D-sub(D-subminiature) 878을 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 870은, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스 170에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 인터페이스 870은, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.

상기 오디오 모듈 880은, 예를 들면, 소리(sound)와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오 모듈 880의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스 150에 포함될 수 있다. 상기 오디오 모듈 880은, 예를 들면, 스피커 882, 리시버 884, 이어폰 886, 또는 마이크 888 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.

상기 카메라 모듈 891은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시 예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, ISP(image signal processor), 또는 플래시(예: LED 또는 제논 램프(xenon lamp))를 포함할 수 있다.

상기 전력 관리 모듈 895는, 예를 들면, 상기 전자 장치 801의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈 895는 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit), 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다. 상기 PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 게이지는, 예를 들면, 상기 배터리 896의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리 896은, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 및/또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.

상기 인디케이터 897은 상기 전자 장치 801 혹은 그 일부(예: AP 810)의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터 898은 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동(vibration), 또는 햅틱(haptic) 효과 등을 발생시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치 801은 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 상기 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어 플로우(media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.

상기 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.

도 9는 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈 910의 블록도 900을 나타낸다

도 9을 참조하면, 한 실시 예에 따르면, 상기 프로그램 모듈 910(예: 프로그램 140)은 전자 장치(예: 전자 장치 101)에 관련된 자원을 제어하는 운영 체제 및/또는 운영 체제 상에서 구동되는 다양한 어플리케이션(예: 어플리케이션 프로그램 147)을 포함할 수 있다. 상기 운영 체제는, 예를 들면, 안드로이드(android), iOS, 윈도우즈(windows), 심비안(symbian), 타이젠(tizen), 또는 바다(bada) 등이 될 수 있다.

프로그램 모듈 910은 커널 920, 미들웨어 930, API 960, 및/또는 어플리케이션 970을 포함할 수 있다. 상기 프로그램 모듈 910의 적어도 일부는 전자 장치 상에 프리로드(preload) 되거나, 서버(예: 서버 106)로부터 다운로드 가능하다.

상기 커널 920(예: 도 1의 커널 141)은, 예를 들면, 시스템 리소스 매니저 921 또는 디바이스 드라이버 923를 포함할 수 있다. 상기 시스템 리소스 매니저 921은 시스템 리소스의 제어, 할당, 또는 회수 등을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 시스템 리소스 매니저 921은 프로세스 관리부, 메모리 관리부, 또는 파일 시스템 관리부 등을 포함할 수 있다. 상기 디바이스 드라이버 923은, 예를 들면, 디스플레이 드라이버, 카메라 드라이버, 블루투스 드라이버, 공유 메모리 드라이버, USB 드라이버, 키패드 드라이버, Wi-Fi 드라이버, 오디오 드라이버, 또는 IPC(inter-process communication) 드라이버를 포함할 수 있다.

상기 미들웨어 930은, 예를 들면, 상기 어플리케이션 970이 공통적으로 필요로 하는 기능을 제공하거나, 상기 어플리케이션 970이 전자 장치 내부의 제한된 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 상기 API 960을 통해 다양한 기능들을 상기 어플리케이션 970으로 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 미들웨어 930(예: 미들웨어 143)은 런타임 라이브러리 935, 어플리케이션 매니저(application manager) 941, 윈도우 매니저(window manager) 942, 멀티미디어 매니저(multimedia manager) 943, 리소스 매니저(resource manager) 944, 파워 매니저(power manager) 945, 데이터베이스 매니저(database manager) 946, 패키지 매니저(package manager) 947, 연결 매니저(connectivity manager) 948, 통지 매니저(notification manager) 949, 위치 매니저(location manager) 950, 그래픽 매니저(graphic manager) 951, 또는 보안 매니저(security manager) 952 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 런타임 라이브러리 935는, 예를 들면, 상기 어플리케이션 970이 실행되는 동안에 프로그래밍 언어를 통해 새로운 기능을 추가하기 위해 컴파일러가 사용하는 라이브러리 모듈을 포함할 수 있다. 상기 런타임 라이브러리 935는 입출력 관리, 메모리 관리, 또는 산술 함수에 대한 기능 등을 수행할 수 있다.

상기 어플리케이션 매니저 941은, 예를 들면, 상기 어플리케이션 970 중 적어도 하나의 어플리케이션의 생명 주기(life cycle)를 관리할 수 있다. 상기 윈도우 매니저 942는 화면에서 사용하는 GUI 자원을 관리할 수 있다. 상기 멀티미디어 매니저 943은 다양한 미디어 파일들의 재생에 필요한 포맷을 파악하고, 해당 포맷에 맞는 코덱(codec)을 이용하여 미디어 파일의 인코딩(encoding) 또는 디코딩(decoding)을 수행할 수 있다. 상기 리소스 매니저 944는 상기 어플리케이션 970 중 적어도 어느 하나의 어플리케이션의 소스 코드, 메모리 또는 저장 공간 등의 자원을 관리할 수 있다.

상기 파워 매니저 945는, 예를 들면, 바이오스(BIOS: basic input/output system) 등과 함께 동작하여 배터리 또는 전원을 관리하고, 전자 장치의 동작에 필요한 전력 정보 등을 제공할 수 있다. 상기 데이터베이스 매니저 946은 상기 어플리케이션 970 중 적어도 하나의 어플리케이션에서 사용할 데이터베이스를 생성, 검색, 또는 변경할 수 있다. 상기 패키지 매니저 947은 패키지 파일의 형태로 배포되는 어플리케이션의 설치 또는 업데이트를 관리할 수 있다.

상기 연결 매니저 948은, 예를 들면, Wi-Fi 또는 블루투스 등의 무선 연결을 관리할 수 있다. 상기 통지 매니저 949는 도착 메시지, 약속, 근접성 알림 등의 사건(event)을 사용자에게 방해되지 않는 방식으로 표시 또는 통지할 수 있다. 상기 위치 매니저 950은 전자 장치의 위치 정보를 관리할 수 있다. 상기 그래픽 매니저 951은 사용자에게 제공될 그래픽 효과 또는 이와 관련된 사용자 인터페이스를 관리할 수 있다. 상기 보안 매니저 952는 시스템 보안 또는 사용자 인증 등에 필요한 제반 보안 기능을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치 101)가 전화 기능을 포함한 경우, 상기 미들웨어 930은 상기 전자 장치의 음성 또는 영상 통화 기능을 관리하기 위한 통화 매니저(telephony manager)를 더 포함할 수 있다.

상기 미들웨어 930은 전술한 구성요소들의 다양한 기능의 조합을 형성하는 미들웨어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 미들웨어 930은 차별화된 기능을 제공하기 위해 운영 체제의 종류 별로 특화된 모듈을 제공할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어 930은 동적으로 기존의 구성요소를 일부 삭제하거나 새로운 구성요소들을 추가할 수 있다.

상기 API 960(예: API 145)는, 예를 들면, API 프로그래밍 함수들의 집합으로, 운영 체제에 따라 다른 구성으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 안드로이드 또는 iOS의 경우, 플랫폼 별로 하나의 API 셋을 제공할 수 있으며, 타이젠(tizen)의 경우, 플랫폼 별로 두 개 이상의 API 셋을 제공할 수 있다.

상기 어플리케이션 970(예: 어플리케이션 프로그램 147)은, 예를 들면, 홈 971, 다이얼러 972, SMS/MMS 973, IM(instant message) 974, 브라우저 975, 카메라 976, 알람 977, 컨택트 978, 음성 다이얼 979, 이메일 980, 달력 981, 미디어 플레이어 982, 앨범 983, 또는 시계 984, 건강 관리(health care)(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정), 또는 환경 정보 제공(예: 기압, 습도, 또는 온도 정보 등을 제공) 등의 기능을 제공할 수 있는 하나 이상의 어플리케이션을 포함할 수 있다.

한 실시 예에 따르면, 상기 어플리케이션 970은 상기 전자 장치(예: 전자 장치 101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치 102, 104) 사이의 정보 교환을 지원하는 어플리케이션(이하, 설명의 편의 상, "정보 교환 어플리케이션")을 포함할 수 있다. 상기 정보 교환 어플리케이션은, 예를 들면, 상기 외부 전자 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 알림 전달(notification relay) 어플리케이션, 또는 상기 외부 전자 장치를 관리하기 위한 장치 관리(device management) 어플리케이션을 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 알림 전달 어플리케이션은 상기 전자 장치의 다른 어플리케이션(예: SMS/MMS 어플리케이션, 이메일 어플리케이션, 건강 관리 어플리케이션, 또는 환경 정보 어플리케이션 등)에서 발생된 알림 정보를 외부 전자 장치(예: 전자 장치 102, 104)로 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 알림 전달 어플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 상기 장치 관리 어플리케이션은, 예를 들면, 상기 전자 장치와 통신하는 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104)의 적어도 하나의 기능(예: 외부 전자 장치 자체(또는 일부 구성 부품)의 턴-온/턴-오프 또는 디스플레이의 밝기(또는 해상도) 조절), 상기 외부 전자 장치에서 동작하는 어플리케이션 또는 상기 외부 전자 장치에서 제공되는 서비스(예: 통화 서비스 또는 메시지 서비스)를 관리 (예: 설치, 삭제, 또는 업데이트)할 수 있다.

한 실시 예에 따르면, 상기 어플리케이션 970은 상기 외부 전자 장치(예: 전자 장치 102, 104)의 속성(예: 전자 장치의 속성으로서, 전자 장치의 종류가 모바일 의료 기기)에 따라 지정된 어플리케이션(예: 건강 관리 어플리케이션)을 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 어플리케이션 970은 외부 전자 장치로부터 수신된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 어플리케이션 970은 프리로드 어플리케이션(preloaded application) 또는 서버로부터 다운로드 가능한 제3자 어플리케이션(third party application)을 포함할 수 있다. 도시된 실시 예에 따른 프로그램 모듈 910의 구성요소들의 명칭은 운영 체제의 종류에 따라서 달라질 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로그램 모듈 910의 적어도 일부는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램 모듈 910의 적어도 일부는, 예를 들면, 프로세서(예: AP 810)에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그램 모듈 910의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트(sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서(예: 프로세서 120)에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리 130이 될 수 있다.

상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM, RAM, 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.

다양한 실시 예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

그리고 본 문서에 개시된 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

1. 전자장치에서의 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘에 따른 데이터 암호화 방법에 있어서, 상기 AES 알고리즘의 복수의 라운드 연산 처리 각각은,
   (a) 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트로 분할하는 동작;
   (b) 상기 분할된 데이터 각각에 대해 입력 인코딩 함수를 적용하는 동작;
   (c) 상기 인코딩된 데이터에 대해 추가 라운드 키(Add round Key; AK) 동작, 서브 바이트(SubByte; S) 동작, 및 믹스 컬럼(Mix Column; MC) 동작을 포함하는 연산을 적용하는 동작;
   (d) 상기 연산이 적용된 데이터에 대해 출력 인코딩 함수를 적용하는 동작, 및
   (e) 상기 출력 인코딩 함수가 적용된 데이터에 기초하여 암호화된 데이터를 획득하는 동작을 포함하고,
   상기 입력 인코딩 함수는, 8×(8+μ)인 아핀 변환(affine transform) 함수(μ는 1 이상의 정수)로 구성되며, 상기 8+μ는 상기 제2 입력 비트에 대응되도록 설정되는, 데이터 암호화 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 입력 비트로 분할된 데이터 각각은 다른 분할된 데이터와 입력 비트의 일부를 공유하는 데이터 암호화 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 입력 비트는 128비트로 설정되는, 데이터 암호화 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 추가 라운드 키(AK) 동작은, 상기 AES 알고리즘에 따른 라운드 키에 시프트 로우(Shift Row; SR) 동작을 수행한 것을 추가하는 동작인, 데이터 암호화 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   각 라운드의 상기 출력 인코딩 함수는 다음 라운드의 상기 입력 인코딩 함수의 역함수에 기초하고, 시프트 로우(Shift Row; SR) 동작을 포함하는, 데이터 암호화 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력 인코딩 함수는 적어도 하나의 블록 행렬을 포함한 블록 대각 행렬로 나타내어지고, 상기 블록 행렬 각각은 복수의 아핀 변환 함수로 구성되는, 데이터 암호화 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 블록 행렬 각각은 가역 행렬로 설정되는, 데이터 암호화 방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 복수의 아핀 변환 함수 중 적어도 하나는 상기 블록 행렬 내에서 분할되어서 포함되는, 데이터 암호화 방법.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 블록 행렬은 4개의 아핀 변환 함수로 구성되는 32×32 행렬로 표현되며, 상기 인코딩 함수는 4개의 상기 블록 행렬을 포함하는 블록 대각 행렬로 설정되는, 데이터 암호화 방법.
10. 청구항 6에 있어서,
    상기 블록 행렬은 16개의 아핀 변환 함수로 구성되는, 하나의 블록 대각 행렬로 설정되는, 데이터 암호화 방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아핀 변환 함수는 8×8 행렬과 8×μ 행렬로 분할 되고, 상기 8×8 행렬과 상기 8×μ 행렬은 동일한 행 상에 위치하도록 설정되는, 데이터 암호화 방법.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 동작 이전에, 상기 전자장치 고유의 입력 인코딩 함수를 포함한 외부 입력 인코딩 함수를 데이터에 대해 적용하는 동작을 더 포함하는, 데이터 암호화 방법.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 AES 알고리즘의 최후 라운드 연산 처리는,
    상기 출력 인코딩 함수로 인코딩하는 동작 이후에, 상기 전자장치 고유의 출력 인코딩 함수를 포함한 외부 출력 인코딩 함수로 인코딩하는 동작을 더 포함하는, 데이터 암호화 방법.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 동작은 상기 믹스 컬럼 연산이 적용된 데이터에 대하여 제3 비트 출력을 갖도록 하는 중간 출력 인코딩 함수를 적용하는 동작을 더 포함하고,
    상기 (d) 동작은, 상기 출력 인코딩 함수의 적용 전에 상기 제3 비트 입력 및 상기 제1 비트 출력을 갖도록 하는 상기 중간 출력 인코딩 함수의 역함수로 기능하는 중간 입력 인코딩 함수를 적용하는 동작을 더 포함하는, 데이터 암호화 방법.
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 입력 비트에 대한 각각의 상기 라운드 함수는 모든 상기 제2 입력 비트에 대한 1 함수와 제2 함수의 총합으로 설정되고,
    임의의 제2 입력 비트에 대한 상기 제1 함수와 상기 제2 함수는, 상기 임의의 제2 입력 비트 및 상기 임의의 제2 입력 비트와 인접한 다른 제2 입력 비트에 대한 상기 각 라운드 함수의 합으로 설정되는, 데이터 암호화 방법.
16. AES 알고리즘에 따른 데이터 암호화 또는 복호화를 제공하는 전자 장치에 있어서,
    데이터에 대한 암호화를 수행하는 암호화 모듈, 및
    상기 데이터에 적용되는 테이블이 저장되는 메모리를 포함하고,
    상기 암호화 모듈은 상기 데이터에 대하여
    (a) 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트로 분할하는 동작;
    (b) 상기 분할된 데이터 각각에 대해 입력 인코딩 함수를 적용하는 동작;
    (c) 상기 인코딩된 데이터에 대해 추가 라운드 키(Add round Key; AK) 동작, 서브 바이트(SubByte; S) 동작, 및 믹스 컬럼(Mix Column; MC) 동작을 포함하는 연산을 적용하는 동작;
    (d) 상기 연산이 적용된 데이터에 대해 출력 인코딩 함수를 적용하는 동작, 및
    (e) 상기 출력 인코딩 함수가 적용된 데이터에 기초하여 암호화된 데이터를 획득하는 동작을 수행하도록 설정되고,
    상기 입력 인코딩 함수는, 8×(8+μ)인 아핀 변환(affine transform) 함수(μ는 1 이상의 정수)로 구성되며, 상기 8+μ는 상기 제2 입력 비트에 대응되도록 설정되는, 전자 장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 입력 비트로 분할된 데이터 각각은 다른 분할된 데이터와 입력 비트의 일부를 공유하는, 전자 장치.
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 입력 인코딩 함수는 적어도 하나의 블록 행렬을 포함한 블록 대각 행렬로 나타내어지고, 상기 블록 행렬 각각은 복수의 아핀 변환 함수로 구성되는, 전자 장치.
19. 청구항 16에 있어서,
    상기 암호화 모듈에 대응되고 상기 암호화된 데이터를 복호화하는 복호화 모듈을 더 포함하는, 전자 장치.
20. 컴퓨터-판독 가능한 명령어를 저장하는 기록 매체에 있어서, 상기 명령어는 실행될 때 전자 장치로 하여금 AES 알고리즘을 이용하여 데이터를 암호화하고, 상기 AES 알고리즘의 복수의 라운드 연산 처리 각각은,
    (a) 제1 입력 비트를 갖는 데이터를 복수의 제2 입력 비트로 분할하는 동작,
    (b) 상기 분할된 데이터 각각에 대해 입력 인코딩 함수를 적용하는 동작;
    (c) 상기 인코딩된 데이터에 대해 추가 라운드 키(Add round Key; AK) 동작, 서브 바이트(SubByte; S) 동작, 및 믹스 컬럼(Mix Column; MC) 동작을 포함하는 연산을 적용하는 동작;
    (d) 상기 연산이 적용된 데이터에 대해 출력 인코딩 함수를 적용하는 동작, 및
    (e) 상기 출력 인코딩 함수가 적용된 데이터에 기초하여 암호화된 데이터를 획득하는 동작을 포함하고,
    상기 입력 인코딩 함수는, 8×(8+μ)인 아핀 변환(affine transform) 함수(μ는 1 이상의 정수)로 구성되며, 상기 8+μ는 상기 제2 입력 비트에 대응되도록 설정되는, 기록 매체.

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