목차

표제지=0,1,1

인사말씀/한국전자통신연구원 원장 오길록=0,2,2

제출문=0,4,2

요약문=v,6,4

SUMMARY=ix,10,4

CONTENTS=xiii,14,5

List of Tables=xviii,19,2

List of Figures=xx,21,5

목차=xxv,26,5

표목차=xxx,31,2

그림목차=xxxii,33,4

제1장 서론=1,37,3

제1절 연구의 필요성=3,39,1

제2절 연구의 목표 및 내용=3,39,1

1. 연구 목표=4,40,1

2. 연구 기간=4,40,1

3. 연구 내용=4,40,1

4. 1차 년도 내용=5,41,1

5. 2차 년도 내용=6,42,2

제3절 연구의 결과 및 실적=7,43,3

제4절 활용 분야 및 기대효과=10,46,1

1. 활용 분야=10,46,1

2. 기대 효과=10,46,3

제2장 Diameter AAA 기반 기술 개발=13,49,3

제1절 Diameter AAA 기술 개요=15,51,1

제2절 Mobile IPv4 보안 응용 기술 개발=15,51,2

제3절 공중 무선 랜(NASREQ) 보안 응용 기술 개발=16,52,3

제4절 PKI를 이용한 암호 기술 개발=18,54,2

제5절 전용 하부 프로토콜 기술 개발=19,55,2

제6절 Mobile IPv4 및 공중 무선 랜 응용을 위한 시뮬레이터 기술 개발=20,56,3

제3장 Diameter AAA 시스템 개발=23,59,3

제1절 Diameter AAA 서브 시스템 개발=25,61,1

1. 개요=25,61,2

2. 연구 개발 내용=26,62,3

3. 연구 개발 결과=28,64,3

제2절 Diameter AAA 서브 시스템별 접속 규격 개발=30,66,1

1. 개요=30,66,2

2. 연구 개발 내용 및 결과=31,67,1

제3절 Diameter AAA 서브 시스템 구성을 위한 블록 개발=31,67,1

1. 개요=31,67,1

2. 연구 개발 내용=31,67,6

3. 연구 개발 결과=36,72,12

제4절 Diameter AAA를 위한 블록별 접속 규격 개발=47,83,1

1. 개요=47,83,1

2. 연구 개발 내용=47,83,2

3. 연구 개발 결과=48,84,3

제4장 Diameter AAA 시스템 구축 및 시험=51,87,3

제1절 개요=53,89,2

제2절 통합 개발 내용=54,90,1

1. Mobile IPv4 응용=54,90,1

2. 공중 무선 랜(NASREQ) 응용=55,91,1

3. 시스템 구성=55,91,1

4. 장비 및 환경=56,92,1

제3절 통합 개발 결과=56,92,2

1. 서브 시스템별 통합 개발 결과=57,93,2

2. 서비스 시나리오에 따른 통합 개발 결과=58,94,3

제4절 시스템 연동 시험 및 성능 분석=60,96,3

제5장 비동기식 IMT-2000 정보보호 기술 연구=63,99,3

제1절 개요=65,101,2

제2절 W-CMDA AKA 시뮬레이터 구현=66,102,1

1. 개요=66,102,2

2. 인증 메커니즘의 구현=67,103,8

3. 불명확한 보안 파라미터에 관한 분석=74,110,4

4. 시뮬레이션 결과=77,113,3

제3절 네트워크 도메인 보안 기술=79,115,1

제4절 IMS 보안=80,116,1

제6장 IMT-2000용 KASUMI／f8／f9 암호프로세서 설계 및 구현=81,117,3

제1절 개요=83,119,1

제2절 KASUMI 암호알고리즘=83,119,1

1. KASUMI 암호알고리즘 기본 구조=84,120,2

제3절 KASUMI／f8／f9 하드웨어 설계 및 구현=85,121,1

1. 개요=85,121,2

2. 한 라운드 반복형 구조의 KASUMI／f8／f9 하드웨어=86,122,6

3. 4단 파이프라인 구조의 KASUMI／f8／f9 하드웨어=92,128,3

4. 테스트 및 성능 평가=94,130,3

제4절 활용 방안 및 결론=96,132,3

제7장 이동 통신용 공개키 암호 알고리즘 연구=99,135,3

제1절 개요=101,137,2

제2절 타원곡선 암호 알고리즘=102,138,1

1. 타원곡선 암호 구현 표준=102,138,1

2. 타원곡선 암호 알고리즘 기능=102,138,5

3. Koblitz 커브 위에서의 타원곡선 암호 알고리즘=106,142,4

제3절 랜덤커브 생성 알고리즘 연구 및 구현=109,145,2

1. 위수 계산 알고리즘 구현=110,146,3

2. 효율적인 랜덤커브 생성 알고리즘=112,148,3

제8장 시스템용 고성능 타원곡선 암호프로세서 설계 및 구현=115,151,3

제1절 개요=117,153,1

1. 타원곡선 암호알고리즘=117,153,1

2. 타원곡선 암호프로세서의 구조=118,154,2

제2절 타원곡선 암호프로세서의 설계 및 구현=119,155,1

1. 기본 연산 구현=119,155,4

2. 스칼라 곱셈 연산 구현=122,158,2

3. 임의의 포인트의 스칼라 곱셈 연산 구현=123,159,2

제3절 타원곡선 암호프로세서 성능 평가=124,160,1

1. 시뮬레이터에서의 동작 검증=124,160,2

2. FPGA 칩에서의 검증 시험=125,161,2

제4절 활용 방안 및 결론=126,162,1

1. 활용 방안=126,162,2

2. 결론=127,163,2

제9장 동기식 IMT-2000 정보보호 기술 연구=129,165,3

제1절 개요=131,167,2

제2절 ESA와 ESP=132,168,1

1. ESA=132,168,3

2. ESP=134,170,2

제3절 ESA／ESP 메커니즘 시뮬레이터=135,171,2

1. 시뮬레이터 개요=136,172,2

2. 3GPP2 ESA／ESP 시뮬레이터의 윈도우=137,173,8

제10장 결론=145,181,4

부록=149,185,2

부록 A. IMT-2000 정보보호 표준 기술 분석=151,187,1

제1절 비동기식 IMT-2000 정보보호 기술=151,187,1

1. 비동기식 IMT-2000 시스템의 보안구조 및 보안특성=151,187,6

2. W-CDMA AKA(인증 및 키 일치 메커니즘)=156,192,19

3. 암호화 및 무결성 정보보호 기술=175,211,12

4. 네트워크 도메인 보안 기술=186,222,11

5. IP 기반 서비스의 접근 보안 (IMS 보안)=196,232,9

제2절 KASUMI／f8／f9 하드웨어 설계 및 구현=204,240,1

1. f8 암호알고리즘 기본 구조=204,240,4

2. f9 암호알고리즘 기본 구조=207,243,4

3. KASUMI／f8／f9 하드웨어 성능 평가=210,246,2

4. f8／f9 암호 모듈 시험=211,247,4

5. 시연 시스템 구조=214,250,3

제3절 타원곡선 암호 알고리즘=216,252,1

1. 타원곡선의 정의=216,252,1

2. Koblitz 커브 위에서의 타원곡선 연산=217,253,3

3. 위수 계산 알고리즘=219,255,8

4. 랜덤커브 생성 예=226,262,4

제4절 시스템용 고성능 타원곡선 암호프로세서 설계 및 구현=229,265,1

1. 타원곡선 point addition 알고리즘=229,265,2

2. 타원곡선 parameter=230,266,1

3. 제곱연산 하드웨어 프로그램=230,266,2

4. Modified Almost Inverse Algorithm=231,267,1

5. Fixed-base comb method=231,267,2

6. Projective coordinate point 제곱 및 덧셈 연산=232,268,1

7. Window method point 곱셈=233,269,1

8. 시뮬레이터 시험 환경=233,269,1

9. 기저점의 스칼라 곱셈 수행 결과=233,269,4

10. 임의의 점에 대한 스칼라 곱셈 수행 결과=236,272,3

11. ARM 인터페이스를 위한 상위 하드웨어 설계 코드=238,274,1

12. FPGA Express에서의 합성=239,275,1

13. Xilinx Design Manager 환경=239,275,1

제5절 동기식 IMT-2000 정보보호 기술=240,276,1

1. 가입자 인증=240,276,11

2. ESA 동작 및 알고리즘=250,286,38

3. cdma2000 음성과 사용자 데이터 암호화=387,323,10

4. cdma2000 1xEV-DO 보안=396,332,6

5. ESA／ESP 메커니즘 시뮬레이터 동작 예=301,337,14

부록 B. 참고문헌=315,351,9

부록 C. 약어표=324,360,8

부록 D. 연구 결과물 목록=332,368,24

영문목차

[title page etc.]=0,1,13

CONTENTS=xiii,14,23

Chapter 1 Introduction=1,37,3

Section 1. The necessity of the Research=3,39,1

Section 2. Objectives and Contents of the Research=3,39,1

1. Objectives=4,40,1

2. Research Period=4,40,1

3. Contents of the Research=4,40,1

4. Contents of the first year=5,41,1

5. Contents of the second year=6,42,2

Section 3. Results and Outcome of the Research=7,43,3

Section 4. Applications and Expectations=10,46,1

1. Applications=10,46,1

2. Expectations=10,46,3

Chapter 2 Study on Diameter AAA Base Technology=13,49,3

Section 1. Introduction of Diameter AAA Technology=15,51,1

Section 2. AAA supporting Mobile IPv4=15,51,2

Section 3. AAA supporting NASREQ=16,52,3

Section 4. Encryption Technology using PKI=18,54,2

Section 5. Lower-layer Protocol=19,55,2

Section 6. Simulators for Mobile IPv4 and NASREQ Applications=20,56,3

Chapter 3 Diameter AAA System Development=23,59,3

Section 1. Diameter AAA Sub-System Development=25,61,1

1. Introduction=25,61,2

2. Scope=26,62,3

3. Results=28,64,3

Section 2. Interfaces for Diameter AAA Sub-Systems=30,66,1

1. Introduction=30,66,2

2. Scope and Results=31,67,1

Section 3. Blocks Development for Diameter AAA Sub-System=31,67,1

1. Introduction=31,67,1

2. Scope=31,67,6

3. Results=36,72,12

Section 4. Block Interfaces Standards for Diameter AAA=47,83,1

1. Introduction=47,83,1

2. Scope=47,83,2

3. Results=48,84,3

Chapter 4 Diameter AAA System Integration and Performance=51,87,3

Section 1. Introduction=53,89,2

Section 2. Scope=54,90,1

1. Mobile IPv4 Application=54,90,1

2. NASREQ Application=55,91,1

3. System Construction=55,91,1

4. Environments=56,92,1

Section 3. Results=56,92,2

1. Integration Results per Each Sub-System=57,93,2

2. Service Scenario for Results Confirmation=58,94,3

Section 4. System Test and Performance Analysis=60,96,3

Chapter 5 Information security of 3GPP IMT-2000 system=63,99,3

Section 1. Introduction=65,101,2

Section 2. Implementation of 3GPP AKA simulator=66,102,1

1. Introduction=66,102,2

2. Implementation of AKA mechanism=67,103,8

3. Analysis about ambiguous security parameters=74,110,4

4. Simulation result=77,113,3

Section 3. Network domain security=79,115,1

Section 4. IMS security=80,116,1

Chapter 6 Design and Implementation of KASUMI／f8／f9 cryp processor for IMT-2000=81,117,3

Section 1. Introduction=83,119,1

Section 2. KASUMI crypto algorithm=83,119,1

1. Basic Architecture of the KASUMI=84,120,2

Section 3. Design and Implementation of KASUMI／f8／f9=85,121,1

1. Introduction=85,121,2

2. One round circuit based KASUMI／f8／f9 crypto hardware=86,122,6

3. Four pipeline circuit based KASUMI／f8／f9 crypto hardware=92,128,3

4. Test and Performance Evaluation=94,130,3

Section 4. Conclusion and Applications=96,132,3

Chapter 7 Study on Elliptic curve cryptography using mobile communication=99,135,3

Section 1. Introduction=101,137,2

Section 2. Elliptic curve Cryptography=102,138,1

1. Standard of Elliptic curve Cryptography=102,138,1

2. Function of Elliptic curve Cryptography=102,138,5

3. Elliptic curve Cryptography on Koblitz curves=106,142,4

Section 3. Study and implementation of random curve generation algorithm=109,145,2

1. Implementation of order counting algorithm=110,146,3

2. Efficient random curve generation algorithm=112,148,3

Chapter 8 Design and Implementation of Elliptic Curve Crypto-processor for system=115,151,3

Section 1. Introduction=117,153,1

1. Elliptic Curve Cryptographic(ECC) Algorithm=117,153,1

2. Architecture of ECC processor=118,154,2

Section 2. Implementation of ECC processor=119,155,1

1. Implementation of Basic Element for arithmetic=119,155,4

2. Implementation of Scalar multiplication=122,158,2

3. Implementation of Scalar multiplication for arbitrary point=123,159,2

Section 3. Performance estimation of ECC processor=124,160,1

1. Verification of operation using Simulator=124,160,2

2. Test on FPGA chip=125,161,2

Section 4. Conclusions=126,162,1

1. Plan for application=126,162,2

2. Conclusions=127,163,2

Chapter 9 Study on Information Security for cdma2000=129,165,3

Section 1. Overview=131,167,2

Section 2. ESA and ESP=132,168,1

1. ESA=132,168,3

2. ESP=134,170,2

Section 3. Simulator of ESA and ESP mechanism=135,171,2

1. Simulator overview=136,172,2

2. Windows of ESA and ESP simulator=137,173,8

Chapter 10 Conclusions=145,181,4

Appendix=149,185,2

Appendix A. Analysis of standards of IMT-2000 information security techniques=151,187,1

Section 1. Information security of 3GPP IMT-2000 system=151,187,1

1. Security architecture and feature of 3GPP IMT-2000 system=151,187,6

2. 3GPP AKA=156,192,19

3. Information security technologies for encryption and integrity=175,211,12

4. Network domain security=186,222,11

5. Access security of IP-based services (IMS security)=196,232,9

Section 2. Design and Implementation of KASUMI／f8／f9=204,240,1

1. Basic Architecture of f8=204,240,4

2. Basic Architecture of f9=207,243,4

3. Performance evaluation of the KASUMI／f8／f9=210,246,2

4. Test of the f8／f9=211,247,4

5. System Architecture of the Testbed=214,250,3

Section 3. Elliptic curve Cryptography=216,252,1

1. Definition of Elliptic curve=216,252,1

2. Arithmetic on Koblitz curves=217,253,3

3. Order counting algorithm=219,255,8

4. Example of random curve generation=226,262,4

Section 4. Design and Implementation of Elliptic Curve Crypto-processor for system=229,265,1

1. Elliptic Curve point addition Algorithm=229,265,2

2. Elliptic Curve parameter=230,266,1

3. Hardware program for square=230,266,2

4. Modified Almost Inverse Algorithm=231,267,1

5. Fixed-base comb method=231,267,2

6. Projective coordinate point squaring and addition=232,268,1

7. Window method point multiplication=233,269,1

8. Testing environment for Simulator=233,269,1

9. Result of fixed point scalar multiplication=233,269,4

10. Result of arbitrary point scalar multiplication=236,272,3

11. Hardware code for ARM interface=238,274,1

12. Synthesis using FPGA Express=239,275,1

13. Environment of Xilinx Design Manager=239,275,1

Section 5. Technology on Information Security for cdma2000=240,276,1

1. Authentication for subscriber=240,276,11

2. ESA mechanism and algorithms=250,286,38

3. Voice and Data Encryption of cdma2000=287,323,10

4. Security of cdma2000 1xEV-DO=296,332,6

5. Example of ESA／ESP Simulator=301,337,14

Appendix B. References=315,351,9

Appendix C. Explanation of Terminology and Abbreviations=324,360,8

Appendix D. List of Research Results=332,368,24

[표 1.1] 1차 년도 연구개발 목표 및 내용=5,41,1

[표 1.2] 2차 년도 연구개발 목표 및 내용=6,42,2

[표 1.3] 연구 개발 목표 대비 실적 요약(1／2)=8,44,1

[표 1.4] 연구 개발 목표 대비 실적 요약(2／2)=9,45,1

[표 3.1] AAAH 서브 시스템 기능=27,63,1

[표 3.2] AAAB 서브 시스템 기능=27,63,1

[표 3.3] AAAF 서브 시스템 기능=28,64,1

[표 3.4] 각 블록간 인터페이스 규격=49,85,1

[표 4.1] AAA 통합 시스템의 하드웨어와 운영체계=56,92,1

[표 4.2] 운영 관리 시스템 웹 서버 환경=56,92,1

[표 4.3] 시스템 연동 시험 항목=61,97,1

[표 4.4] 등록 메시지 평균 처리 시간=61,97,1

[표 4.5] 과금 주기별 성능(단위:load average)=62,98,1

[표 6.1] 라운드 구조에 따른 KASUMI 구현 특성(Xilinx Virtex 600E 사용)=95,131,1

[표 6.2] f8／f9 암호 모듈 구현 결과(Xilinx Virtex 600E,1라운드 반복형)=95,131,1

[표 6.3] f8／f9 암호 모듈 구현 결과(Xilinx Virtex 600E,4단 파이프라인 구조)=96,132,1

[표 7.1] 상수배 곱셈 비교=107,143,1

[표 7.2] ECDSA 속도 측정=108,144,1

[표 7.3] ECKCDSA 속도 측정=108,144,1

[표 7.4] Satoh 알고리즘 수행 속도(836 MHZ PC에서 수행)=114,150,1

[표 7.5] abort 수행 속도 결과(1.28 GHZ PC에서 측정)=114,150,1

[표 8.1] 타원곡선 암호프로세서의 특징=126,162,1

[표 A.1.1] 함수 f1~f5의 입／출력 파라미터=163,199,1

[표 A.1.2] MAPsec 보안모드와 서비스=189,225,1

[표 A.1.3] 보안 프로파일 인코딩=192,228,1

[표 A.1.4] 보안 프로파일=192,228,1

[표 A.2.1] f8 알고리즘의 입력 파라미터=205,241,1

[표 A.2.2] f8 알고리즘의 출력 파라미터=205,241,1

[표 A.2.3] f9 알고리즘의 입력 파라미터=209,245,1

[표 A.5.1] 인증처리 과정에서 인증서명 값 생성을 위한 입력 변수=242,278,1