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한국통신학회논문지

무선 네트워크를 위한 분산형 비밀 키 추출 방식

임상훈, 전형석, 하정석

Published Dec 1, 2014• 0 citations
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Abstract

본 연구에서는 무선 네트워크를 위하여 키 분배 관리 기반구조에 의존하지 않으며 완전 자율적이고 분산 구조의 초경량 보안 키 분배 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 밥과 엘리스라 불리는 두 명의 적법한 사용자(legitimate users)들이 시분할 이중통신 (TDD, Time Division Duplex)방식으로 통신을 수행한다고 가정하며 채널의 쌍대성(reciprocity)에 의하여 상관성 (correlation)이 큰 무선 채널 이득을 가지는 것으로 가정하였다. 이러한 무선채널 이득을 두 적법한 사용자가 각자 독립적으로 양자화하여 얻은 무작위 비트 배열의 쌍을 생성하고 이를 보안 키로 사용하는 방식을 제안한다. 특히, 본 논문에서는 이러한 키 분배 프로토콜을 위한 적응형 양자화 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 채널의 변화에 따라 양자화 임계값을 조정함으로써 앨리스와 밥에 의해 생성된 비트배열 사이의 불일치 확률을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 BCH 부호와 같은 실용적인 저 복잡도 부호를 사용하여 비트 배열의 쌍 간의 불일치를 정정하고 앨리스와 밥이 공유하게 될 보안키를 생성한다. 비밀 키 추출효율을 최대화하기 위해 양자화 단계와 BCH 부호의 부호율을 최적화시켰으며, 제안된 보안키 추출 시스템을 802.11a 기반의 무선 네트워크 카드를 이용하여 구현하였다. 하드웨어 기반의 실험을 통해 실내 환경에서 초 당 1비트 이상의 보안 키를 획득하는 것이 가능함을 실험적으로 보였다.

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모바일 네트워크를 위한 완전 보안 메시지 전송과 연결성

Sun Yung Ly

완전 보안 메시지 전송이란 정보 이론적으로 공격자가 메시지에 대한 정보를 전혀 획득할 수 없는 것을 말한다. 완전 보안 메시지 전송 프로토콜 구현에 필요한 최소 노드의 수를 네트워크 연결성이라 하고, 완전 보안메시지 전송 프로토콜과 네트워크 연결성 사이의 상호 작용에 대한 연구가 유선 네트워크 상에서 이루어졌다. 그러나 모바일 네트워크에서의 완전 보안 메시지 전송에 대한 연구는 이루어져 있지 않다. 본 논문에서는 n명의 이용자가 있는 모바일 네트워크를 n개의 노드를 갖는?Klogn?차수의 무향 그래프로 모델링하고(단, K=5.1774), 이 네트워크 모델 상에서 수행될 수 있는 완전 보안 메시지 전송 프로토콜을 제안하였다. 또, 제안된 프로토콜과 네트워크 연결성과의 상호 작용을 조사하였다. 그 결과, 전체 n명의 사용자, t 명의 공모된 공격자에 대하여 비잔틴 공격을 위한 연결의 수가 T=t?Klogn?로 되고, 완전 보안 메시지 전송에 최소 (2T+1)의 연결이 필요함을 증명하였다. 또, 모바일 네트워크에서의 연결성 (2T+1)은 유선 네트워크의 (2t+1) 연결보다 더 커야함을 증명하였다.

한국정보기술학회논문지•Jun 1, 2010•0 citations

정보이론에 기반한 모바일 완전 보안 메시지 전송에 대한 분석

Sun Yung Ly

정보 이론적으로 공격자가 메시지에 대한 정보를 전혀 획득할 수 없도록 메시지를 전송하는 방법으로서 완전 보안 메시지 전송(Perfectly Secure Message Transmission)이 있다. 최근 모바일 네트워크를 위한 완전 보안메시지 전송 프로토콜과 네트워크 연결성이 연구되었다. 그러나, 모바일 완전 보안 메시지 전송 프로토콜에 대한 안전성이 평가되지 않았고, 네트워크 연결성 분석만으로는 모바일 완전 보안 메시지 전송에 대한 효율성 분석이 완전하다고는 할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 모바일 완전 보안 메시지 전송 프로토콜을 확률적인 안전성, 절차 복잡도와 통신 복잡도 분석을 통하여 안전성과 효율성을 평가한다. 그 결과 모바일 완전 보안 메시지 전송 프로토콜은 공격자가 아무런 정보를 획득할 수 없는 (0,0)-프로토콜임과 최적 절차 복잡도를 가짐을 증명한다. 또, 전체 n명의 사용자, t명의 공모된 공격자를 가정한 네트워크 환경에서 모바일 완전 보안 메시지 전송은 O(ntlog t)의 통신 복잡도를 가지는 최적 프로토콜임을 증명한다.

한국정보기술학회논문지•Jun 1, 2012•0 citations

무선 센서 네트워크를 위한 물리계층 보안 기술연구

임상훈, 전형석, 최진호 +1 more

본고에서는 센서 네트워크의 분산 검출 분야에서 최근 활발히 연구되고 있는 물리계층 보안기술들을 소개하고자 한다. 복잡한 연산과정을 요구하는 기존 암호학 기반의 보안 시스템은 배터리용량과 연산 능력이 제한된 센서 네트워크에서 많은 유지보수 비용을 유발할 수 밖에 없다. 본고에서 소개할 물리계층 보안기술들은 기존의 통신 모뎀 기술을 보안 강화의 목적으로 재활용하는 기술이다. 따라서, 복잡한 연산이나 추가적인 하드웨어를 필요로 하지 않기 때문에 자원이 제한된 센서 네트워크에 매우 적합하다. 본고에서는 센서네트워크에서 제안된 대표적인 물리계층 보안기술인 확률적 암호화 (stochastic encryption) 기법과 채널 인지 암호화 (channel aware encryption) 기법을 소개한다. 제안된 물리계층 암호화 기술을 두 가지 무선 채널 모형 PAC (parallel access channel)과 MAC (multiple access channel)에서 간략화된 모델로 재해석하여 센서 네트워크를 위한 보안 기술로서 적합성 여부를 평가하도록 하겠다.

한국통신학회지(정보와통신)•Jan 1, 2014•0 citations

딥러닝 기반의 순방향 전파형 가중치 양자화 기법

주우정, Kang Sanggil

여러 분야에서 뛰어난 성능을 보이는 딥러닝은 뉴럴 네트워크의 은닉 계층을 늘려 깊은 네트 워크 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라 복잡한 데이터를 쉽게 분류할 수 있으나, 가중치 수 증가로 인해 학습 연산량 및 메모리가 증가한다. 이처럼 많은 연산과 메모리가 필요한 딥러닝은 일반적으로 클라우드 상으로 학습하나, 클라우드는 사용자와의 통신상태가 원활해야 하며 서비스 비용에 대한 부 담감 및 개인정보 유출에 대한 위험성을 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 딥러닝을 임베디드 디바이스에 탑재해야 하며 온디바이스 탑재를 위한 네트워크 경량화가 필요하다. 경량화 기법으로는 프루닝 기법과 양자화 기법이 널리 사용되고 있으며 기존 양자화 기법은 비지도 학습 중 하나인 Kmeans를 사용하여 각 계층의 가중치들을 군집화하여 대푯값을 결정한다. K-means 기법에서 군집의 개수를 의미하는 K는 시행착오 방법을 통해 설정해야 하며 이에 따른 오버헤드가 발생한다. 또한, 기 존 양자화 기법은 네트워크 각 계층의 연결 관계를 무시한 채 독립적으로 양자화한다. 우리는 연산 오 버헤드 문제를 해결하기 위해 가중치들의 통계적 정보를 이용한 즉각적 가중치 양자화 기법을 제안하 고 네트워크 각 계층의 의존관계를 고려하여 순차 적으로 양자화함으로써 향상된 학습 성능을 보여준다.

•Jun 1, 2018•0 citations

효율성을 개선한 신원기반의 3자간 복수 키 합의 프로토콜

박영호, 이경현

Pairing을 이용한 신원기반의 공개키 암호시스템에 대한 연구가 활발히 진행되면서 신원기반의 다양한 키 합의 프로토콜이 제안되었으나, 대부분의 기법들이 키 합의 프로토콜에서 요구되는 보안 요구사항을 만족하지 않는 것으로 분석되었다. 그리고 최근 Liu 등과 Kim 등은 한 번의 프로토콜의 수행을 통해 복수개의 키를 설정할 수 있는 키 합의 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 Liu 등의 기법을 개선한 신원기반의 3자간 복수개의 키 합의 프로토콜을 제안한다. Liu 등의 기법과 유사하게 키 교환 메시지에 서명을 추가하지만 Liu 등의 기법보다 효율적인 프로토콜의 수행이 가능하다. 그리고 제안 프로토콜은 서로 다른 여러 키 발급센터(Private key generator, PKG)들이 관여하는 환경에서도 프로토콜의 수행이 가능하며, 프로토콜에 참여하는 각 개체들이 자신의 소속에 따라 별개의 키 발급센터로부터 발행된 개인키를 사용할 수 있으므로 보다 실용적이며 효율적으로 적용될 수 있다.

정보보호학회논문지•Jun 1, 2005•0 citations

저 전력 모바일 환경에서 방송 콘텐츠 서비스를 위한 ID-기반의 인증된 동적 그룹 키 교환 프로토콜

최규영, 이동훈

최근 DMB 서비스와 같이 저 전력 무선 환경에서 유료 콘텐츠 서비스가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 콘텐츠 서비스를 정당한 서비스 수신자에게 제공하기 위해서는 서비스 제공자와 수신자 사이에 안전한 키 교환이 필요하다. 본 논문에서는 모바일 콘텐츠 서비스를 위한 효율적 인 ID-기반의 그룹 키 교환, 즉 다수의 서비스 수신자들(클라이언트)과 서비스 제공자(서버) 사이의 인증된 동적 그룹 키 교환 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜은 클라이언트의 계산량이 낮아 저 전력 모바일 환경에 적합하며, 또한 가입과 탈퇴 발생 시에도 효율적으로 키 교환을 수행할 수 있다. 제안한 그룹 키 교환 프로토콜은 랜덤 오라클 모델에서 그 안전성을 제공한다.

한국방송미디어공학회 학술발표대회 논문집•Feb 1, 2007•0 citations
본 연구에서는 무선 네트워크를 위하여 키 분배 관리 기반구조에 의존하지 않으며 완전 자율적이고 분산 구조의 초경량 보안 키 분배 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 밥과 엘리스라 불리는 두 명의 적법한 사용자(legitimate users)들이 시분할 이중통신 (TDD, Time Division Duplex)방식으로 통신을 수행한다고 가정하며 채널의 쌍대성(reciprocity)에 의하여 상관성 (correlation)이 큰 무선 채널 이득을 가지는 것으로 가정하였다. 이러한 무선채널 이득을 두 적법한 사용자가 각자 독립적으로 양자화하여 얻은 무작위 비트 배열의 쌍을 생성하고 이를 보안 키로 사용하는 방식을 제안한다. 특히, 본 논문에서는 이러한 키 분배 프로토콜을 위한 적응형 양자화 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 채널의 변화에 따라 양자화 임계값을 조정함으로써 앨리스와 밥에 의해 생성된 비트배열 사이의 불일치 확률을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 BCH 부호와 같은 실용적인 저 복잡도 부호를 사용하여 비트 배열의 쌍 간의 불일치를 정정하고 앨리스와 밥이 공유하게 될 보안키를 생성한다. 비밀 키 추출효율을 최대화하기 위해 양자화 단계와 BCH 부호의 부호율을 최적화시켰으며, 제안된 보안키 추출 시스템을 802.11a 기반의 무선 네트워크 카드를 이용하여 구현하였다. 하드웨어 기반의 실험을 통해 실내 환경에서 초 당 1비트 이상의 보안 키를 획득하는 것이 가능함을 실험적으로 보였다.
완전 보안 메시지 전송이란 정보 이론적으로 공격자가 메시지에 대한 정보를 전혀 획득할 수 없는 것을 말한다. 완전 보안 메시지 전송 프로토콜 구현에 필요한 최소 노드의 수를 네트워크 연결성이라 하고, 완전 보안메시지 전송 프로토콜과 네트워크 연결성 사이의 상호 작용에 대한 연구가 유선 네트워크 상에서 이루어졌다. 그러나 모바일 네트워크에서의 완전 보안 메시지 전송에 대한 연구는 이루어져 있지 않다. 본 논문에서는 n명의 이용자가 있는 모바일 네트워크를 n개의 노드를 갖는?Klogn?차수의 무향 그래프로 모델링하고(단, K=5.1774), 이 네트워크 모델 상에서 수행될 수 있는 완전 보안 메시지 전송 프로토콜을 제안하였다. 또, 제안된 프로토콜과 네트워크 연결성과의 상호 작용을 조사하였다. 그 결과, 전체 n명의 사용자, t 명의 공모된 공격자에 대하여 비잔틴 공격을 위한 연결의 수가 T=t?Klogn?로 되고, 완전 보안 메시지 전송에 최소 (2T+1)의 연결이 필요함을 증명하였다. 또, 모바일 네트워크에서의 연결성 (2T+1)은 유선 네트워크의 (2t+1) 연결보다 더 커야함을 증명하였다.
정보 이론적으로 공격자가 메시지에 대한 정보를 전혀 획득할 수 없도록 메시지를 전송하는 방법으로서 완전 보안 메시지 전송(Perfectly Secure Message Transmission)이 있다. 최근 모바일 네트워크를 위한 완전 보안메시지 전송 프로토콜과 네트워크 연결성이 연구되었다. 그러나, 모바일 완전 보안 메시지 전송 프로토콜에 대한 안전성이 평가되지 않았고, 네트워크 연결성 분석만으로는 모바일 완전 보안 메시지 전송에 대한 효율성 분석이 완전하다고는 할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 모바일 완전 보안 메시지 전송 프로토콜을 확률적인 안전성, 절차 복잡도와 통신 복잡도 분석을 통하여 안전성과 효율성을 평가한다. 그 결과 모바일 완전 보안 메시지 전송 프로토콜은 공격자가 아무런 정보를 획득할 수 없는 (0,0)-프로토콜임과 최적 절차 복잡도를 가짐을 증명한다. 또, 전체 n명의 사용자, t명의 공모된 공격자를 가정한 네트워크 환경에서 모바일 완전 보안 메시지 전송은 O(ntlog t)의 통신 복잡도를 가지는 최적 프로토콜임을 증명한다.
본고에서는 센서 네트워크의 분산 검출 분야에서 최근 활발히 연구되고 있는 물리계층 보안기술들을 소개하고자 한다. 복잡한 연산과정을 요구하는 기존 암호학 기반의 보안 시스템은 배터리용량과 연산 능력이 제한된 센서 네트워크에서 많은 유지보수 비용을 유발할 수 밖에 없다. 본고에서 소개할 물리계층 보안기술들은 기존의 통신 모뎀 기술을 보안 강화의 목적으로 재활용하는 기술이다. 따라서, 복잡한 연산이나 추가적인 하드웨어를 필요로 하지 않기 때문에 자원이 제한된 센서 네트워크에 매우 적합하다. 본고에서는 센서네트워크에서 제안된 대표적인 물리계층 보안기술인 확률적 암호화 (stochastic encryption) 기법과 채널 인지 암호화 (channel aware encryption) 기법을 소개한다. 제안된 물리계층 암호화 기술을 두 가지 무선 채널 모형 PAC (parallel access channel)과 MAC (multiple access channel)에서 간략화된 모델로 재해석하여 센서 네트워크를 위한 보안 기술로서 적합성 여부를 평가하도록 하겠다.
여러 분야에서 뛰어난 성능을 보이는 딥러닝은 뉴럴 네트워크의 은닉 계층을 늘려 깊은 네트 워크 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라 복잡한 데이터를 쉽게 분류할 수 있으나, 가중치 수 증가로 인해 학습 연산량 및 메모리가 증가한다. 이처럼 많은 연산과 메모리가 필요한 딥러닝은 일반적으로 클라우드 상으로 학습하나, 클라우드는 사용자와의 통신상태가 원활해야 하며 서비스 비용에 대한 부 담감 및 개인정보 유출에 대한 위험성을 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 딥러닝을 임베디드 디바이스에 탑재해야 하며 온디바이스 탑재를 위한 네트워크 경량화가 필요하다. 경량화 기법으로는 프루닝 기법과 양자화 기법이 널리 사용되고 있으며 기존 양자화 기법은 비지도 학습 중 하나인 Kmeans를 사용하여 각 계층의 가중치들을 군집화하여 대푯값을 결정한다. K-means 기법에서 군집의 개수를 의미하는 K는 시행착오 방법을 통해 설정해야 하며 이에 따른 오버헤드가 발생한다. 또한, 기 존 양자화 기법은 네트워크 각 계층의 연결 관계를 무시한 채 독립적으로 양자화한다. 우리는 연산 오 버헤드 문제를 해결하기 위해 가중치들의 통계적 정보를 이용한 즉각적 가중치 양자화 기법을 제안하 고 네트워크 각 계층의 의존관계를 고려하여 순차 적으로 양자화함으로써 향상된 학습 성능을 보여준다.
Pairing을 이용한 신원기반의 공개키 암호시스템에 대한 연구가 활발히 진행되면서 신원기반의 다양한 키 합의 프로토콜이 제안되었으나, 대부분의 기법들이 키 합의 프로토콜에서 요구되는 보안 요구사항을 만족하지 않는 것으로 분석되었다. 그리고 최근 Liu 등과 Kim 등은 한 번의 프로토콜의 수행을 통해 복수개의 키를 설정할 수 있는 키 합의 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 Liu 등의 기법을 개선한 신원기반의 3자간 복수개의 키 합의 프로토콜을 제안한다. Liu 등의 기법과 유사하게 키 교환 메시지에 서명을 추가하지만 Liu 등의 기법보다 효율적인 프로토콜의 수행이 가능하다. 그리고 제안 프로토콜은 서로 다른 여러 키 발급센터(Private key generator, PKG)들이 관여하는 환경에서도 프로토콜의 수행이 가능하며, 프로토콜에 참여하는 각 개체들이 자신의 소속에 따라 별개의 키 발급센터로부터 발행된 개인키를 사용할 수 있으므로 보다 실용적이며 효율적으로 적용될 수 있다.
최근 DMB 서비스와 같이 저 전력 무선 환경에서 유료 콘텐츠 서비스가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 콘텐츠 서비스를 정당한 서비스 수신자에게 제공하기 위해서는 서비스 제공자와 수신자 사이에 안전한 키 교환이 필요하다. 본 논문에서는 모바일 콘텐츠 서비스를 위한 효율적 인 ID-기반의 그룹 키 교환, 즉 다수의 서비스 수신자들(클라이언트)과 서비스 제공자(서버) 사이의 인증된 동적 그룹 키 교환 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜은 클라이언트의 계산량이 낮아 저 전력 모바일 환경에 적합하며, 또한 가입과 탈퇴 발생 시에도 효율적으로 키 교환을 수행할 수 있다. 제안한 그룹 키 교환 프로토콜은 랜덤 오라클 모델에서 그 안전성을 제공한다.