검색 가능 암호 시스템은 암호화된 자료를 복호화하지 않고도 원하는 자료를 검색할수 있도록 하는 암호 기반 기술이다. 검색 가능 암호 시스템은 개인의 정보가 외부 저장 공간에 저장되면서 발생하는 여러 문제점에 대한 해결 방법으로 지금까지 많은 연구가 진행되었다. 본 고에서는 검색 가능 암호 시스템의 기본 구조, 요구 조건, 안전성 모델 등을 살펴본 후 지금까지 제안된 중요 검색 가능 암호 시스템들에 대해 살펴보기로 한다.
검색 가능 암호 시스템은 암호화된 자료를 복호화하지 않은 상태에서도 원하는 자료를 검색할 수 있도록 하는 암호기반 기술이다. 정보를 암호화하여 저장하는 기법은 데이터베이스 보안을 위한 핵심 기술 가운데 하나로 각광받고 있지만, 암호화를 통한 보안성 확보는 데이터베이스의 검색 속도를 현저히 저하시키는 문제를 야기한다. 검색 가능 암호 시스템은 이러한 문제의 해결 방안 중 하나로 주목받고 있으며, 학계를 중심으로 많은 연구가 진행되고 있는 상황이다. 본 고에서는 이제까지 발표되었던 중요한 검색 가능 암호 기술에 대해 살펴보기로 한다.
네트워크 및 컴퓨팅 기술의 발달로 데이터를 위탁 저장하고 이를 언제어디서든 다양한 단말로 처리할 수 있는 클라우드 스토리지 서비스가 활성화되고 있다. 하지만, 위탁 저장된 민감한 정보가 암호화 없이 저장된다면 서버에 저장된 데이터를 데이터 소유주의 동의 없이 공격자 및 비윤리적인 서버관리자가 열람할 수 있어 저장된 데이터의 암호화 및 이를 검색하는 검색 가능한 암호시스템(Searchable Encryption System)이 등장하게 되었다. 기존의 검색가능 암호 시스템은 같은 키워드를 검색하기 위해 생성된 트랩도어가 동일한 형태를 가지게 되어 공격자가 검색 쿼리를 통해 사용자가 어떤 데이터를 저장하고 검색하는지 학습이 가능하다. 본 논문은 사용자가 같은 키워드를 검색하더라도 매번 다른 트랩도어가 생성되도록 하여 비윤리적인 서버관리자가 검색 쿼리를 통해 검색 내용 및 데이터를 유추할 수 없도록 하는 일회용 트랩도어를 이용한 검색가능 암호 시스템을 제안한다.
검색가능 암호시스템(searchable encryption system)은 암호화된 자료의 기밀성이 보장된 상태로 원하는 자료의 검색을 가능하게 해주는 기술이다. 클라우드 서비스의 대중화로 데이터 아웃소싱에 대한 관심이 높아지면서 외부 서버의 신뢰 문제를 해결하는 방법으로 최근에 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 검색가능 암호시스템에 대한 연구는 하나의 키워드를 이용한 부울 검색만 제안되었고, 다중 키워드 검색에 대한 연구결과는 상대적으로 적을 뿐만 아니라 이 연구들은 대부분 고정 필드 환경을 가정하는 제한적 기법들이다. 이 논문에서는 고정 필드를 사용하지 않으며, 랭킹 정보까지 제공할 수 있는 새로운 다중 키워드 검색가능 암호시스템을 제안한다. 이 시스템은 키워드와 소수를 매핑한 소수테이블과 검색 연산으로 최대공약수 연산을 사용하기 때문에 기존 시스템보다 상대적으로 효율적이며, 복잡한 암호모듈이 필요 없어 비교적 쉽게 구현이 가능하다.
네트워크 및 컴퓨팅 기술의 발달로 데이터를 위탁 저장하고 이를 언제어디서든 다양한 단말로 처리 할 수 있는 클라우드컴퓨팅서비스가 활성화되고 있다. 특히 클라우드컴퓨팅 서비스 중 DaaS가 널리 사용되고 있다. 하지만, 위탁 저장된 데이터베이스에 신체 정보라던가 개인의 민감한 정보가 암호화 없이 저장된다면 서버에 저장된 데이터를 데이터 소유주의 동의 없이 공격자 및 비윤리적인 서버관리자가 열람할 수 있다는 보안 문제점이 있어 위탁 저장된 데이터베이스의 암호화가 필요하다. 하지만 기존에 사용되고 있는 암호화 알고리즘으로 암호화된 데이터를 안전하게 검색하기 위해선 암호화 데이터를 전부 데이터 소유자의 단말기에 내려 받고 전부 복호화해서 검색해야 하기에 데이터를 위탁 저장하는 의미가 퇴색된다. 이와 같은 문제를 해결하기위해 검색 가능한 암호시스템(Searchable Encryption System)이 등장하게 되었다. 하지만 기존의 검색가능 암호 시스템은 같은 키워드를 검색하기위해 생성된 트랩도어가 동일한 형태를 가지게 된다. 수많은 검색 쿼리들이 위탁저장소에 전송되며, 저장소의 관리자는 쿼리를 통해 키워드를 유추하고, 쿼리를 통해 사용자가 어떤 데이터를 저장하고 검색하는지 학습이 가능하기 때문이다. 따라서 본 논문은 동일한 사용자가 같은 키워드를 검색하더라도 매번 다른 트랩도어가 생성되도록 하여 비윤리적인 서버관리자가 검색 쿼리를 통해 검색 내용 및 데이터를 유추할 수 없도록 하는 일회용 트랩도어를 이용한 검색가능 암호 시스템을 제안한다.
본 논문에서는 클라우드 기반의 스트리밍 미디어의 보안 인증과 프라이버시를 제공하기 위한 검색 가능 이미지 암호 시스템을 설계한다. 검색 가능 암호 시스템의 기본 설계를 모태로 텍스트의 검색에서 확장하여 스트리밍 서비스의 검색을 가능하며, 암호화 및 CBIR 기술을 이용하여 개인의 프라이버시 및 보안 인증을 제공한다. Partial Story Cut과 Image Keyword 생성의 간략한 시뮬레이션을 통하여 스트리밍 서비스 기반의 검색 가능 암호 시스템의 가능성을 확인할 수 있다.
클라우드 컴퓨팅의 보급으로 최근 데이터 아웃소싱에 대한 요구가 매우 높아지고 있다. 하지만 클라우드 컴퓨팅의 근본적인 걱정인 외부 서버 신뢰 문제에 대한 만족할만한 수준의 해결책이 아직 제시되고 있지 못하다. 이 때문에 검색가능 암호화에 대한 연구가 최근에 다시 활발해지고 있다. 하지만 검색 기능에 대한 연구에만 집중되어 중요한 요소 중 하나인 데이터 암호메커니즘에 대한 연구는 상대적으로 소홀히 되고 있다. 적절한 암호메커니즘의 적용 없이는 검색가능 암호화를 실제 서버에 적용하는 것이 불가능하다. 이 논문에서는 다중 사용자가 이용하는 검색가능 암호시스템에서 지금까지 제안된 데이터 암호메커니즘과 사용 가능한 메커니즘들을 분석하여 그들의 장단점을 논한다. 분석 결과 논문에서 고려한 브로드캐스트 암호 기법, 속성기반 암호 기법, 프록시 재암호화 기법은 모두 적절한 해결책이 되지 못한다. 현존하는 기법들의 가장 큰 문제는 별도의 완전히 신뢰할 수 있는 서버가 필요하다는 것과 외부 사용자와 완전히 신뢰하지 못하는 서버 간 공모 공격을 방지할 수 없다는 것이다.
매우 가벼운 무게와 손안에 들어가는 작은 크기로 휴대성을 제공하는 휴대용 저장매체는 사용자들로부터 많은 호응을 받고 있다. 하지만 휴대용 저장매체의 휴대성으로 인하여 USB 메모리의 분실 및 도난이 잦아졌고 그로 인하여 저장매체 내부에 저장되어 있는 개인정보가 유출되는 사고가 발생하는 문제점이 발생되었다. 따라서 분실위험이 없고 네트워크를 통하여 언제든 자료를 저장하고 접근할 수 있는 원격 저장소 서비스가 등장하게 되었다. 정보통신산업이 발달함에 따라 여러 종류의 정보 기기를 통하여 언제 어디서든 빠른 네트워크에 접근할 수 있게 되었고, 이는 원격 저장소를 이용하는 사용자들을 더욱 증가하게 하였다. 하지만 여러 사용자의 주요 자료가 저장됨에 따라 비윤리적인 관리자 및 공격자로 인하여 서버에 저장된 여러 사용자의 주요자료가 동시에 유출될 수 있는 위험이 존재한다. 이를 해결하기 위해 서버에 저장되는 자료의 암호화가 필요해졌으며, 이와 동시에 암호화한 자료의 효율적인 검색 및 이용을 위하여 검색 가능 암호 시스템이 필요하다. 하지만, 기존의 대칭키 검색 가능 암호 시스템은 문서의 삽입/삭제 효율성 및 다중 키워드 검색 시 연산의 효율성이 떨어지는 문제점이 존재한다. 따라서 본 논문은 기존 대칭키 검색 가능 암호의 문제점을 해결할 수 있는 효율적인 대칭키 검색 가능 암호 시스템을 제안한다.
통신이 발달로 인터넷 망을 이용해 고용량의 데이터를 빠르게 주고받을 수 있게 되었으며, 이로 인하여 데이터를 원격 저장소에 저장하여 언제 어디서든 빠르게 접근할 수 있는 서비스가 발전하게 되었다. 하지만 데이터를 저장하는 서버의 보안 및 서버관리자의 신뢰 문재가 발생하게 되었고, 이를 해결하기위해 서버에 저장되는 데이터의 암호화 및 이를 검색할 수 있는 기술이 필요하게 되었다. 기존의 검색 가능 암호의 경우 이메일 서비스를 기반으로 구성이 되어 하나의 데이터에 많은 키워드를 저장하게 되는 원격 저장소 서비스에 적용하기 어렵다. 또한 필드 기반 검색기능을 제공해 검색이 유연하지 않고 결합 키워드 검색 시 연산의 효율성이 떨어지는 문제점이 존재한다. 따라서 본 논문은 블룸필터를 사용하여 대량의 키워드를 효율적으로 저장 및 검색 할 수 있으며 필드 프리한 결합키워드 검색을 지원하는 공개키 검색 가능 암호 시스템을 제안한다.
많은 사용자들이 자신의 데이터를 휴대하기 위해 이동형 저장매체를 이용하고 있다. 하지만 이와 같은 이동형 저장매체는 분실 위험이 있으며, 휴대하지 않았을 경우 데이터에 접근하지 못한다는 불편함을 가지고 있다. 통신기술의 발달로 언제어디서나 다양한 기기를 통해 네트워크 접속이 가능하게 되었고, 많은 사람들은 원격 저장소 서비스를 통해 언제 어디서든 자신의 데이터를 저장 및 접근할 수 있게 되었다. 하지만 최근 이러한 원격 저장소 서비스를 제공하는 서버의 신뢰성 문재가 제기 되고 있다. 이를 해결하기 위해 데이터의 암호화, 암호화된 데이터를 안전하게 검색할 수 있도록 하는 검색 가능한 암호기술이 연구되고 있다. 하지만, 기존의 검색 가능한 암호 기술은 분산된 서버 구조를 가지는 원격 저장소의 특성을 고려하지 않고 있어 바로 적용하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문은 원격 저장소 구조에 특화되어 있으며 빠른 암, 복호화 속도를 제공하는 검색가능한 암호 기술을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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