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정보보호학회논문지

유료 방송 시스템에 적합한 ID 기반의 2 라운드 그룹키 동의 프로토콜

김현주, 남정현, 김승주, 원동호

Published Feb 1, 2005• 0 citations
OpenAlex

Abstract

그룹키 동의 프로토콜은 일련의 그룹을 형성하는 다수의 통신 참여자들이 공개된 통신망을 통해 안전하고 효율적인 방법으로 그룹의 세션키를 설정하기 위한 목적으로 설계된다. 본 논문에서는 유료 방송 시스템과 같은 그룹중심의 응용이나 서비스에 적합한 ID 기반의 2 라운드의 그룹키 동의 프로토콜을 제안하고, 이의 안전성을 CDH 가정과 BDDH 가정에 기반하여 랜덤 오라클 모델에서 증명한다. 제안하는 프로토콜은 Nam이 제안한 3 라운드 그룹키 동의 프로토콜을 기초로 설계된 것으로, 개인식별정보에 기반한 암호 시스템을 사용하여 키 관리 절차를 보다 간단히 하였으며, 새로운 인증 메카니즘을 사용하여 키 전송 메시지들의 길이를 줄이고 결합적 단순성을 제공하였다. 또한 제안하는 프로토콜은 전송되는 메시지들에 대한 인증을 묶음(batch) 기법을 사용하여 검증하도록 설계하여 효율성을 더욱 개선시켰다.

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복수키 동의 프로토콜의 목적은 단일키 동의 프로토콜의 거듭 실행에 비하여 계산량과 통신량 면에서 효율성을 얻기 위함이다. 최근에 ID 기반의 3자 복수키 동의 프로토콜들이 제안되었지만, unknown key-share 공격 혹은 impersonation 공격 등에 대한 취약함이 발견되어 모든 종류의 공격에 대하여 안전하면서 효율적인 ID 기반 인증된 3자 키 동의 프로토콜의 설계는 아직 미지의 문제로 남아있다. 본 논문에서는 단일키 동의 프로토콜과 키 유도함수를 결합한 복수키 동의 기법을 제안한다. 기존의 복수키 동의 프로토콜에 비하여 계산적 효율성을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 안전성이 증명된 단일키 동의 프로토콜과 키 유도함수를 사용함으로써 안전성을 보장받을 수 있다.

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효율적인 ID 기반 인증 및 키 교환 프로토콜

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사물인터넷 기술을 기반으로 한 초연결 사회에서는 다양한 성능의 기기들로부터 데이터가 수집되고, 이를 가공하여 사용자에게 새로운 서비스를 제공한다. 이 경우, 사용자의 프라이버시를 보호하고 악의적인 공격자로부터 안전한 서비스를 제공하기 위하여 기기 간 상호 인증이 필수적으로 수행되어야 한다. ID 기반 서명을 이용하면 기기 고유의 ID를 이용하여 기기 간 인증 및 키 교환을 수행할 수 있다. 그러나 기존 RSA 구조의 ID 기반 서명 기법을 이용하면 인증단계 이후에 키 교환을 위한 추가적인 파라미터 공유가 필요하기 때문에 효율성 측면에서 IoT 환경의 저성능 기기에 적용하기에 어려움이 있었다. 본 논문에서는 효율적인 ID 기반 서명을 설계하고, 이를 이용하여 인증 및 키 교환이 동시에 수행되는 효율적인 ID 기반 인증 및 키 교환 프로토콜을 제안한다. 그리고 제안하는 기법의 안전성을 RSA 일방향성에 기반하여 증명하고, 기존 기법들과의 비교를 통해 효율성을 분석한다.

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내부자에 의한 위장 공격을 방지하는 개선된 ID 기반 그룹 인증 및 키 합의 프로토콜

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인터넷에 존재하는 많은 그룹 기반 시스템들은 안전한 통신을 위해 그룹 인증 및 키 합의 (AGKA)를 필요로 한다. 1984년에 Shamir가 ID 기반 암호시스템을 제안한 이후 이 시스템의 공개키 관리 연산 감소를 이용한 ID 기반 AGKA 프로토콜이 지속적으로 연구되고 있다. 이와 관련해서 2006년에 Zhou 등은 두 번의 라운드를 가지면서 통신 및 연산에서 매우 효율적인 ID 기반 AGKA 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 이 프로토콜이 임시 그룹 비밀 정보를 소유하고 있는 악성 내부자에 의한 위장 공격에 취약하다는 것을 보이고 이를 개선한 ID 기반 AGKA 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 악성 공격자가 임시 그룹 비밀 정보를 알고 있더라도 각 구성원의 개인 키를 포함하는 서명을 사용하여 위장 공격이 불가능하도록 설계되었다. 또한 Zhou 등의 프로토콜에서 수행되었던 불필요한 연산을 감소하여 성능 또한 향상시켰다.

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컴퓨터 네트워크를 이용한 회의에 있어서 공유키 합의 프로토콜은 보안이 필요한 회의에 필수적이다. 그중에서도 결함 허용 회의 키 합의 프로토콜은 가짜 참여자가 키 생성을 방해한다고 하더라도 정당한 참여자만이 회의 키를 공유할 수 있게 만들어주는 방법이다. 그러나 기존의 방법은 가짜 참여자의 수가 많을 경우 효율적으로 동작하지 못한다는 문제점이 있다. 본 논문은 결함 허용 회의 키 합의 방법에 아이디 기반의 삼자 간 키 합의 프로토콜을 적용하여 기존의 방법들에 비하여 낮은 키 합의 비용으로 동작하는 결함 허용 회의 키 합의 방법을 제안한다. 실험결과는 효율적이라고 알려진 Yi의 방법보다 제안 방법이 효율적이며, 특히 공격자가 많은 경우엔 더욱 효율적으로 동작하는 것을 보여준다.

•Jul 1, 2008•0 citations
그룹키 동의 프로토콜은 일련의 그룹을 형성하는 다수의 통신 참여자들이 공개된 통신망을 통해 안전하고 효율적인 방법으로 그룹의 세션키를 설정하기 위한 목적으로 설계된다. 본 논문에서는 유료 방송 시스템과 같은 그룹중심의 응용이나 서비스에 적합한 ID 기반의 2 라운드의 그룹키 동의 프로토콜을 제안하고, 이의 안전성을 CDH 가정과 BDDH 가정에 기반하여 랜덤 오라클 모델에서 증명한다. 제안하는 프로토콜은 Nam이 제안한 3 라운드 그룹키 동의 프로토콜을 기초로 설계된 것으로, 개인식별정보에 기반한 암호 시스템을 사용하여 키 관리 절차를 보다 간단히 하였으며, 새로운 인증 메카니즘을 사용하여 키 전송 메시지들의 길이를 줄이고 결합적 단순성을 제공하였다. 또한 제안하는 프로토콜은 전송되는 메시지들에 대한 인증을 묶음(batch) 기법을 사용하여 검증하도록 설계하여 효율성을 더욱 개선시켰다.
유료 콘텐츠를 정당한 서비스 수신자에게 안전하게 제공하기 위해서는 서비스 제공자와 수신자 사이에 안전한 키 교환이 필요하다. 그룹 키 교환 프로토콜은 이러한 그룹에 속한 멤버들이 공개된 통신망을 이용하여 안전하고 효율적인 방법으로 그룹의 세션키를 설정할 수 있게 한다. 최근에 L. Zhou는 효율적인 인증된 그룹 키 교환 프로토콜을 설계하였다. 본 논문에서 우리는 Zhou의 기법이 전방향 안전성을 제공하지 않음을 보인다.
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.
복수키 동의 프로토콜의 목적은 단일키 동의 프로토콜의 거듭 실행에 비하여 계산량과 통신량 면에서 효율성을 얻기 위함이다. 최근에 ID 기반의 3자 복수키 동의 프로토콜들이 제안되었지만, unknown key-share 공격 혹은 impersonation 공격 등에 대한 취약함이 발견되어 모든 종류의 공격에 대하여 안전하면서 효율적인 ID 기반 인증된 3자 키 동의 프로토콜의 설계는 아직 미지의 문제로 남아있다. 본 논문에서는 단일키 동의 프로토콜과 키 유도함수를 결합한 복수키 동의 기법을 제안한다. 기존의 복수키 동의 프로토콜에 비하여 계산적 효율성을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 안전성이 증명된 단일키 동의 프로토콜과 키 유도함수를 사용함으로써 안전성을 보장받을 수 있다.
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