CUDA GPGPU 상에서 경량 블록 암호 PIPO의 최적 구현

Optimal Implementation of Lightweight Block Cipher PIPO on CUDA GPGPU

사물인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 등의 확산으로 애플리케이션에 대한 고속 암호화의 필요성이 대두되고 있다. GPU 최적화는 GPU가 이론적으로 얻은 암호 분석 결과 또는 축소된 버전을 합리적인 시간에 검증하는데 사용될 수 있다. 본 논문에서는 다양한 환경에서 구현되고 있는 PIPO 경량암호를 대상으로 GPU 상에서 구현하였다. PIPO에 대한 무차별 대입 공격을 고려하여 최적 구현하였다. 특히 비트 슬라이싱 기법을 적용한 최적화 구현과 GPU 요소를 최대한 사용하였다. 결과적으로 제안 기법의 구현은 RTX 3060 환경에서 초당 약 195억의 처리량을 보여 이전 연구 보다 약 122배 높은 처리량을 달성하였다.

With the spread of the Internet of Things (IoT), cloud computing, and big data, the need for high-speed encryption for applications is emerging. GPU optimization can be used to validate cryptographic analysis results or reduced versions theoretically obtained by the GPU in a reasonable time. In this paper, PIPO lightweight encryption implemented in various environments was implemented on GPU. Optimally implemented considering the brute force attack on PIPO. In particular, the optimization implementation applying the bit slicing technique and the GPU elements were used as much as possible. As a result, the implementation of the proposed method showed a throughput of about 19.5 billion per second in the RTX 3060 environment, achieving a throughput of about 122 times higher than that of the previous study.