양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템 및 그 방법
AES encryption and decryption system and method using quantum computing technology
특허 요약
본 발명은 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, Shift row 암호화 과정에서 특정 패턴이 없는 Quantum Random Walk를 이용하여 난수를 생성한 후, 생성한 난수에 따라 row를 이동시킴으로써, 복호화 방법을 예측하지 못하게 하여 보안성을 강화시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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복수의 라운드를 반복 수행하는 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘을 이용하여, 입력 데이터의 암호화를 수행하는 암호화부(100);상기 암호화부(100)에서 각 데이터 구성 요소의 행렬에서 행을 이동시키는 쉬프트 로우(shift row) 연산에 적용할 난수(random number)들을 생성하는 난수 생성부(200); 및상기 난수 생성부(200)에서 생성한 난수들을 데이터베이스화하여 저장하는 난수 저장부(300);를 포함하며,상기 암호화부(100)는상기 난수 생성부(200)에서 생성한 난수들을 이용하여, 상기 입력 데이터를 이루는 각 데이터 구성 요소의 행렬에서 각각의 행들을 이동시켜 암호화를 수행하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 1항에 있어서,상기 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템은복수의 라운드를 반복 수행하는 AES 알고리즘을 이용하여, 입력 데이터의 복호화를 수행하는 복호화부(400);를 더 포함하되,상기 복호화부(400)는상기 난수 저장부(300)에 저장되어 있는 난수들을 이용하여 각 데이터 구성 요소의 행렬에서 행을 역이동시키는 역 쉬프트 로우(Inv_shift row) 연산에 적용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 1항에 있어서,상기 난수 생성부(200)는양자 컴퓨팅 기술인 양자 랜덤 워크(Quantum Random Walk) 알고리즘을 이용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 3항에 있어서,상기 난수 생성부(200)는동전(coin) 연산 모듈과 이동(shift) 연산 모듈에 의해 동작이 수행되며,상기 동전 연산 모듈과 이동 연산 모듈의 반복 동작을 통해 워커(walker) 위치에 따른 Qubit(양자 비트, quantum bit)의 측정 확률을 산출하면서 난수를 생성하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 4항에 있어서,상기 동전 연산 모듈은 Hadamard 게이트를 이용하여 Unitary 변환을 수행하며,상기 이동 연산 모듈은 INC(Increment) 게이트와 DEC(Decrement) 게이트를 이용하여 각 노드 아래의 개별 하위 노드와 확률 진폭을 결합하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 5항에 있어서,상기 동전 연산 모듈과 이동 연산 모듈은 반복적으로 동작을 수행하되,상기 동전 연산 모듈은 워커의 이동 방향을 결정하고, 상기 이동 연산 모듈의 INC 게이트는 워커 상태를 증가시키고, DEC 게이트는 워커 상태를 감소시키는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 1항에 있어서,상기 난수 생성부(200)는선형 합동 생성기(Linear Congruential Generator)를 이용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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제 1항에 있어서,상기 난수 생성부(200)는Mersenne Twister 알고리즘을 이용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템.

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컴퓨터를 포함하는 연산 처리 수단에 의해 각 단계가 수행되는 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 시스템을 이용한 AES 암복호화 방법으로서,난수 생성부에서, 복수의 라운드를 반복 수행하는 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘을 이용하여, 입력 데이터의 암호화를 수행하는 과정에서, 각 데이터 구성 요소의 행렬에서 행을 이동시키는 쉬프트 로우(shift row) 연산에 적용할 난수(random number)들을 생성하는 난수 생성 단계; 및난수 저장부에서, 상기 난수 생성 단계에 의해 생성한 상기 난수들을 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 난수 저장 단계;를 포함하며,암호화부에서, 입력 데이터의 암호화를 수행하되, 쉬프트 로우 연산시, 상기 난수 생성 단계에 의해 생성한 난수들을 적용하여, 상기 입력 데이터를 이루는 각 데이터 구성 요소의 행렬에서 각각의 행들을 이동시키는 암호화 단계; 또는,복호화부에서, 입력 데이터의 복호화를 수행하되, 역 쉬프트 연산(Inv_shift row) 연산시, 상기 난수 저장 단계에 의해 저장되어 있는 난수들을 이용하여, 상기 입력 데이터를 이루는 각 데이터 구성 요소의 행렬에서 각각의 행들을 이동시키는 복호화 단계;를 수행하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 방법.

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제 9항에 있어서,상기 난수 생성 단계는양자 컴퓨팅 기술인 양자 랜덤 워크(Quantum Random Walk) 알고리즘을 이용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 방법.

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제 10항에 있어서,상기 난수 생성 단계는동전(coin) 연산 모듈과 이동(shift) 연산 모듈에 의해 동작이 수행되며,상기 동전 연산 모듈은 Hadamard 게이트를 이용하여 Unitary 변환을 수행하며,상기 이동 연산 모듈은 INC(Increment) 게이트와 DEC(Decrement) 게이트를 이용하여 각 노드 아래의 개별 하위 노드와 확률 진폭을 결합하되,상기 동전 연산 모듈과 이동 연산 모듈의 반복 동작을 통해 이동되는 워커(walker) 위치에 따른 Qubit(양자 비트, quantum bit)의 측정 확률을 산출하면서 난수를 생성하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 방법.

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제 11항에 있어서,상기 난수 생성 단계는상기 동전 연산 모듈과 이동 연산 모듈은 반복적으로 동작을 수행하면서,상기 동전 연산 모듈에 의해 워커의 이동 방향을 결정하는 단계;상기 이동 연산 모듈의 INC 게이트를 통해서 워커 상태가 증가되는 단계; 및상기 이동 연산 모듈의 DEC 게이트를 통해서 워커 상태가 감소되는 단계;를 포함하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 방법.

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제 9항에 있어서,상기 난수 생성 단계는선형 합동 생성기(Linear Congruential Generator)를 이용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 방법.

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제 9항에 있어서,상기 난수 생성 단계는Mersenne Twister 알고리즘을 이용하는, 양자 컴퓨팅 기술을 적용한 AES 암복호화 방법.