셀룰라 오토마타를 이용한 스트림 암호방식 설계

A Design of Stream Cipher System Using Cellular Automata

GF(2m) 상에서의 CA를 이용한 스트림 암호를 제안하고 설계하였다. 최근에는 대부분의 스트림 암호는 LFSR 을 이용하여 구현되어진다. 스트림 암호는 복잡한 천이과정과 랜덤성이 필요하다. CA에 기반하는 제안한 알고리즘은 단지 3- 이웃을 이용하지만 LFSR 보다 더 복잡한 천이과정을 가지며 뛰어난 랜덤성을 가진다. 본 논문에서는 일차원 CA를 이용하여 스트림 암호를 설계하였으며 고속의 알고리즘을 위해 GF(2) 상의 rule 90과 rule 150만을 사용하여 구성하였다. 그리고 VHDL 을 이용하여 제안한 알고리즘을 시뮬레이션하고 FIPS 140-2를 이용하여 성능 및 안전성을 평가하였다.

In this paper we propose a new stream cipher algorithm using cellular automata over GF(Zm)and design a stream cipher encryption using this algorithm. In the early days most practical stream cipher is implemented by a linear feedback shift register(LFSR). Stream cipher requires a complex transition and randomness. The proposed algorithm based on cellular automata has more complex transition than LFSR and gets excellent randomness, although it uses only the 3-neighborhoods. We design a stream cipher which uses a one-dimensional CA. It is constructed with only rule 90 and rule 150 over GF(Zm) for high-speed of the algorithm. We simulate the proposed algorithm using VHDL and estimate its safety and performance using FIPS 140-2.