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정보보호학회논문지

효율적인 ID 기반 인증 및 키 교환 프로토콜

엄지은, 서민혜, 박종환, 이동훈

Published Dec 1, 2016• 0 citations
OpenAlex

Abstract

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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키 교환은 이미 오래전부터 많이 연구되어 왔으나 끊임없이 변화하는 통신 환경과 그에 따른 새로운 위협에 따라 안전한 키 교환이 필요하게 되었다. 특히 키 교환을 수행하는 개체의 비밀키가 노출되었을 경우에도 안전한 키 교환 프로토콜이 필요하다. 또한 그룹의 구성원 수와 상관없이 상수 라운드를 가지는 효율적인 키 교환 프로토콜이 요구된다. 본 논문에서는 ID 기반의 그룹 키 교환 기법에 대한 기술 동향을 분석하고, 그룹 키 교환 환경에서의 다양한 공격 환경 및 공격자에 따른 안전성 모델에 대한 안전성을 분석한다.

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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.
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.
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.
키 교환은 이미 오래전부터 많이 연구되어 왔으나 끊임없이 변화하는 통신 환경과 그에 따른 새로운 위협에 따라 안전한 키 교환이 필요하게 되었다. 특히 키 교환을 수행하는 개체의 비밀키가 노출되었을 경우에도 안전한 키 교환 프로토콜이 필요하다. 또한 그룹의 구성원 수와 상관없이 상수 라운드를 가지는 효율적인 키 교환 프로토콜이 요구된다. 본 논문에서는 ID 기반의 그룹 키 교환 기법에 대한 기술 동향을 분석하고, 그룹 키 교환 환경에서의 다양한 공격 환경 및 공격자에 따른 안전성 모델에 대한 안전성을 분석한다.
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.
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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.