Jouranl of Information and Security

Design and Implementation of a Secure QRNG-Based Random Number Generation Architecture for Embedded Systems

덕성여자대학교 데이터사이언스학과 교수, Namhi Kang

Published Jun 30, 2026• 0 citations

Abstract

본 논문은 경량 임베디드 환경에서 보안 인증 요구사항을 만족하는 안전한 난수(Random Number) 생성 구조를 제안한다. 제안하는 구조는 난수 생성기의 보안 적합성과 관련된 국제 표준인 NIST SP 800-90A/B/C 및 FIPS 140 계열 표준을 기반으로 설계하였다. 또한, 양자 컴퓨터가 적용되는 정보 시스템 환경에서도 적용될 수 있도록 양자 난수 발생기(QRNG: Quantum Random Number Generator)를 엔트로피 소스로 활용하였다. QRNG에서 생성된 원시 엔트로피(Raw Entropy)는 SHA-256 기반 조건화 구성요소(Conditioning Component)를 통해 정제되며, 이후 CTR_DRBG를 통해 암호학적으로 안전한 난수로 확장된다. 또한 엔트로피 소스(칩 자체 포함)의 신뢰성을 확보하기 위해 QRNG 출력에 대한 헬스 체크를 지속 수행하도록 설계했다. 특히, 본 연구는 엔트로피 소스와 난수 생성기의 역할을 명확히 분리하고, 임베디드 장치에서도 구현가능한 구조를 제시함으로써 최소 엔트로피 (min-entropy) 과대평가 위험을 줄이고 인증 적합성을 확보하였다. 제안 구조를 구현하기 위해 상용화 된 QRNG 칩(IDQ250C2)을 적용한 동작 구조를 제시하고 동작을 시험하였다.

DOI: 10.33778/kcsa.2026.26.3.169

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