분류
2025년 2월
작성일
2024.10.14
수정일
2025.01.31
작성자
정병욱
조회수
116

ML-DSA를 위한 하드웨어 기반 NTT 및 다항식 연산 가속기 설계 및 개발

오늘날의 네트워크 통신에서 데이터의 기밀성과 무결성을 보장하기 위해 RSA, ECC와 같은 암호 알고리즘을 사용한다. 이 암호 알고리즘은 이산대수와 소인수 분해와 같은 수학적 문제를 기반으로 보안성을 제공하나, 양자 컴퓨팅의 발전으로 인해 Shor와 Grover 알고리즘의 적용이 가능해지며 다항 시간 내에 해독할 수 있게 되며 데이터의 기밀성과 무결성이 위협받게 되었다. 이에 양자 컴퓨팅에 내성을 가지는 암호 알고리즘의 필요성이 대두었으며, 국립표준기술연구소(NIST)에서는 양자 컴퓨팅에 내성을 가지며 기존 시스템에 적용될 수 있는 표준 암호 선정을 위해 공모전을 개최하였다. 공모전은 KEM(Key Encapsulation Mechanism)과 DSA(Digital Signature Algorithm)로 두 부분으로 나눠 진행하였으며, DSA부분에서는 격자 기반의 Crystals-Dilithium이 선정되었으며, 이를 기반으로 ML-DSA(Module-Lattice-based DSA)라는 이름으로 표준화가 진행되고 있다. ML-DSA는 격자 공간 상의 수학적 문제를 통해 보안성을 제공하며,  다항식 곱셈 연산을 통해 해당 문제를 연산한다. 격자 기반의 특성상 다른 기반의 암호 알고리즘에 비해 연산 효율성이 뛰어나다는 장점이 있지만 기존의 디지털 서명 알고리즘에 비해 연산 오버헤드가 높아 기존 네트워크 시스템에 적용하기에 어렵다는 문제점이 있다.

이에 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기존 네트워크 시스템에 사용할 수 있도록 Dadda Tree Algorithm과 Brent Kung Adder등을 활용하여 하드웨어 기반의 다항식 연산 최적화를 통해 ML-DSA의 연산 속도를 높이는 고속 NTT 구조를 제시한다.

학위연월
2025년 2월
지도교수
김호원
키워드
하드웨어, ML-DSA, NTT, 가속기
소개 웹페이지
https://sites.google.com/view/byeongukpaper
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