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정보보호학회논문지

An Improved One Round Authenticated Group Key Agreement

Ho-Hee Kim, Soon‐Ja Kim

Published Feb 28, 2013• 1 citation
Publisher

Abstract

많은 인증 키 합의 프로토콜이 제안되어 왔다. 여전히 안전한 인증키 합의 프로토콜을 설계하는 것이 이슈화되고 있다. 이 논문에서는, 전형적인 ID 기반의 암호화 시스템의 공개키와 개인키 뿐 아니라 하나 더 많은 공개키와 개인키를 사용하는 원 라운드 인증 그룹키 합의 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 Shi et al. 프로토콜과 He et al. 프로토콜을 수정 보완하였다. 제안된 프로토콜의 공개키 개인키와 서명 과정은 그들의 프로토콜보다 단순하다. 제안한 프로토콜은 안전하며, 통신과 계산 비용 면에서 그들의 프로토콜보다 더 효율적이다. Several identity-based and authenticated key agreement protocols have been proposed. It remains at issue to design secure identity based and authenticated key agreement protocols. In this paper, we propose a one round authenticated group key agreement protocol which uses one more key pair as well as the public key and private key of typical IBE(Identity-Based Encryption) system. The proposed protocol modified Shi et al.'s protocol and He et al.'s protocol. The public and private keys and the signature process of our protocol are simpler than them of their protocols. Our protocol is secure and more efficient than their protocols in communication and computation costs.

DOI
10.13089/jkiisc.2013.23.1.003

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정보보호학회논문지•Feb 28, 2013•2 citations
많은 인증 키 합의 프로토콜이 제안되어 왔다. 여전히 안전한 인증키 합의 프로토콜을 설계하는 것이 이슈화되고 있다. 이 논문에서는, 전형적인 ID 기반의 암호화 시스템의 공개키와 개인키 뿐 아니라 하나 더 많은 공개키와 개인키를 사용하는 원 라운드 인증 그룹키 합의 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 Shi et al. 프로토콜과 He et al. 프로토콜을 수정 보완하였다. 제안된 프로토콜의 공개키 개인키와 서명 과정은 그들의 프로토콜보다 단순하다. 제안한 프로토콜은 안전하며, 통신과 계산 비용 면에서 그들의 프로토콜보다 더 효율적이다. Several identity-based and authenticated key agreement protocols have been proposed. It remains at issue to design secure identity based and authenticated key agreement protocols. In this paper, we propose a one round authenticated group key agreement protocol which uses one more key pair as well as the public key and private key of typical IBE(Identity-Based Encryption) system. The proposed protocol modified Shi et al.'s protocol and He et al.'s protocol. The public and private keys and the signature process of our protocol are simpler than them of their protocols. Our protocol is secure and more efficient than their protocols in communication and computation costs.
그룹 키 동의 프로토콜은 일련의 그룹을 형성하는 다수의 통신 참여자들이 공개된 통신망을 통해 안전하고 효율적인 방법으로 그룹의 세션키를 설정하기 위한 목적으로 설계된다. 하지만, 기존에 제안된 그룹 키 동의 프로토콜들은 모두 상당한 양의 통신 부하를 유발하기 때문에 전송 지연이 긴 WAN 환경에는 적합하지 않다. 이러한 네트워크 환경에서는 특히 라운드 복잡도와 메시지 복잡도가 프로토콜의 수행 시간을 결정하는 핵심 요소들로서, 무엇보다 이들을 줄이는 것이 효율적인 그룹 키 동의 프로토콜의 설계를 위해 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 라운드 수와 메시지 수 측면에서 효율적인 그룹 키 동의 프로토콜을 제안하고, 이의 안전성을 소인수 분해 문제에 기반하여 랜덤 오라클 모델에서 증명한다. 제안된 프로토콜은 완전한 전방향 안전성과 최적의 메시지 복잡도를 제공하면서도 상수 라운드 만에 그룹멤버의 변경에 따른 세션키 갱신을 수행한다.
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 인증 단계 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 일방 향성에 기반하여 증명하고, 기존 기법들과의 비교를 통해 효율성을 분석한다. In a hyper-connected society realized through IoT-enabled technology, a large amount of data is collected by various devices and is processed to provide new services to users. While communicating through a network, it is essential for devices to execute mutual authentication since users' privacy can be infringed by malicious attackers. ID-based signature enables authentication and key exchange with a unique ID of a device. However, most of the previous ID-based signature schemes based on RSA require an additional step to share parameters for key exchange so that they are not suitable for resource-constrained devices in terms of efficiency. In this paper, we design an efficient ID-based signature and thereby propose an efficient ID-based authentication and key exchange protocol in which sessions for both an authentication and a key exchange are executed simultaneously. In addition, we prove the security of our scheme under the RSA onewayness problem and analyze the efficiency by comparing with the previous schemes.
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격자 기반 암호는 양자 컴퓨터를 이용한 공격에도 안전한 포스트 양자 암호(Post Quantum Cryptography, PQC)의 하나로 각광받고 있으며, 함수형 암호, 준동형 암호, 준동형 서명, 난독화 등 다양한 목적으로 연구가 진행 중에 있다. 격자 기반 키 교환 프로토콜은 기존에 사용하고 있는 DH(Diffie-Hellman) 키 교환 프로토콜을 비롯한 정수론 기반의 키 교환 프로토콜을 대체하는 기술로 본 논문에서는 총 7가지의 격자 기반 (인증) 키 교환 프로토콜에 대해 기반 문제, 샘플링 알고리즘, 보안도 및 안전성 분석 기법, 구현 효율성 등을 비교하고 향후 연구를 제시하였다.
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강한 지정된 검증자 서명은 서명자가 검증자를 지정하여 서명을 생성하며, 이렇게 생성된 서명은 지정된 검증자만이 서명자로부터 생성되었는지를 확신할 수 있다. 추가적으로, 지정된 검증자 이외의 어떤 누구도 이렇게 생성된 서명이 어떤 서명자에 의해 생성된 서명인지를 알아낼 수 없다는 특징을 가진다. 본 논문에서 우리는 사용자의 공개키가 ID라는 장점을 가지는 ID 기반의 강한 지정된 검증자 서명 기법을 제안한다. 우리가 제안하는 기법은 ID 기반의 강한 지정된 검증자 서명 분야에서 최초로 래티스에서 설계되었으며, 따라서 양자 컴퓨팅 환경에서도 안전하며 높은 연산 효율성을 가진다. When a signer signs a message, strong designated verifier signature allows the signer to designate a verifier. Only the designated verifier can make sure that the signature is generated by the signer. In addition, no one except the designated verifier can know the signature generated by some signer. In this paper, we propose an identity-based strong designated verifier signature scheme where users' public keys are identities. Our proposed scheme is the first identity-based strong designated verifier scheme from lattices. Naturally, our proposed scheme is secure against quantum computing attacks and has low computational complexity.