멀티캐스트는 그룹에 속한 사용자들이 공유한 그룹 키를 이용하여 데이터를 송수신한다. 그래서 그룹 멤버의 수가 많고 멤버쉽이 동적일 경우에, 키 분배 및 관리에 있어서 심각한 확장성 문제를 야기한다. 이러한 확장성 문제를 해결하기 위하여 그룹/보조/개별 키로 구성된 키 그래프를 이용하는 데, 그룹 멤버의 수가 n명일 경우에 그룹 키를 업데이트 하는 데 전송되는 메시지의 양은 O(n)에서 O(logn)으로 감소한다. 본 논문에서는 키 그래프를 업데이트 하는 데 있어서, 키 서버가 모든 키를 생성 및 분배하는 것이 아니라, 그룹 키만 생성 및 분배하고, 보조 키는 수신한 새로운 그룹 키와 이전의 보조키를 일 방향 함수를 이용하여 사용자가 직접 업데이트 하는 것이다. 이 스킴은 그룹에 한 멤버 가입시 키 서버가 전송해야 한 메시지 수를 O(1)로 줄이는 등 키 서버와 사용자의 메시지 처리 시간 및 전송되는 네트웍 양을 감소시켜, 더욱 효율적인 멀티캐스트에서의 키 관리 및 분배를 가능하게 한다.
본 논문에서는 사용자, 서비스 제공자, 그리고 키 분배센터인 KDC 사이의 인증 프로토콜과 키 분배기법에 관해 연구하였다. 본 논문에서 제안한 프로토콜은 대칭키 암호시스템과 시도-응답기법, Diffie-Hellman 기법, 해시 함수 등을 기반으로 하고 있으며, 사용자와 서버는 토큰 업데이트 과정에서 세션키를 업데이트한다. 업데이트된 세션키의 사용은 사용자에게 보다 보안성이 높은 인증과정을 수행 할 수 있도록 한다. 만일 KDC의 자료가 공격자에게 노출되었다 하더라도, 공격자가 세션키를 계산해 낼 수 없도록 설계되어 보안을 유지하게 된다. 본 논문에서는 제안된 프로토콜의 효율성과 진보된 보안성은 다른 프로토콜과의 비교와 분석을 통하여 우수함을 증명하였다.
Mobile IPv6에서 단말이 이동을 하게 되면 경로 최적화를 위한 바인딩 업데이트를 하게 된다. 안전한 바인딩 업데이트를 위해 RFC 3775에서 Return Routability가 제안 되었다. 그러나 Return Routability는 MN과 HA 사이에는 IPSec으로 Secure Path를 보장 받지만, MN과 CN 사이에는 바인딩 업데이트 과정에 공격자가 개입할 경우 다양한 공격에 노출될 수 있다. 이에 본 논문에서는CN도 MN과 같이 HA와 Secure Channel을 보유한 이동 단말일 경우, 각 HA 사이에 커버로스 서버를 이용한 키 분배를 통해 바인딩 업데이트 메시지가 전달되는 전 구간에 걸쳐 안전한 경로를 확보하는 아키텍쳐를 제안한다.
애드혹 네트워크에서 보안을 제공하는 것은 매우 중요한 요소이다. 특히 역동적인 구조에서는 시스템의 안전을 위해서 개인키를 업데이트해 주는 키 교환 프로토콜이 필수적이다. 그리고 개인의 사생활 보호 문제를 방지하기 위해 각각의 노드의 아이디를 보호하는 것도 필요하다. 하지만 기존의 많은 애드혹 네트워크의 키 교환 프로토콜들은 이러한 보안 문제들을 동시에 고려하지 않았다. 본 논문에서는 익명성을 제공하는 키 교환 프로토콜과 개인키 업데이트 프로토콜을 제안하다. 또한 서로 다른 서비스 영역에서의 키 갱신 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜들은 여러 공격에 안전하고 서비스를 제공하는 이동 애드혹네트워크에 적합하다.
본 논문에서는 모바일 노드(mobile node, MN)와 대응노드(correspondent node, CN)사이의 바인딩 업데이트 (binding update, BU) 프로토콜에 대해 기존 프로토콜들에서 알려진 Redirect 공격과 DOS(denial-of service) 공격을 방지하고 효율성을 향상시키기 위해 새로운 BU 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜에서 홈 에이전트(home agent, HA)는 BU 메시지의 유효성을 확인하는 인증서버(authentication server)의 기능과 MN과 CN를 위한 세션키 분배센터의 기능을 수행한다. 또한 CGA(cryptographically generated address)를 기반으로 한 stateless Diffie-Hellman 키 합의 기법을 소개하고, 제안 프로토콜의 안전성을 기존 프로토콜과 함께 비교하고 분석한다. 제안 프로토콜은 메시지 수, 계산적 오버헤드 측면에서 기존기법보다 효율적이며, Redirect와 DoS 공격으로부터 안전하다.
2009년에 전동호 등에 의해 경량의 강한 인증과 프라이버시를 제공하는 프로토콜이 제안되었다. 태그는 단지 간단한 비트연산들과 난수생성기를 필요로 한다. JK-RFID 인증 프로토콜은 도청, 재전송, 스푸핑, 위치추적, 서비스거부 공격, 전방향 안전성에 대한 강한 보안성을 제공한다. 하지만, 본 논문에서는 전방향 안전성에 대한 취약성을 지적하고 키 업데이트 과정에 대한 연산을 개선하였다. 본 논문은 전방향 안전성을 보장하는 개선된 JK-RFID 인증 프로토콜을 제안하고 전방향 안전성을 만족함을 검증하였다. 또한, 제안된 프로토콜의 안전성과 효율성을 분석하였다. 제안 프로토콜은 JK-RFID 인증 프로토콜에서 키 업데이트 부분의 연산을 수정하여 전방향 안전성을 개선하였다.
비대화형 키 교환 프로토콜은 키 교환을 위한 별도의 통신을 없애 시스템 내 효율성을 높일 수 있는 키 교환 프로토콜이다. 그러나 개인키 업데이트를 하지 않는 일반적인 비대화형 키 교환 프로토콜은 임시키를 사용하지 않기 때문에 전방향 안전성(forward secrecy)을 만족하지 못한다. 2012년 Sang 등은 인증서를 사용하지 않는 공개키 기반의 비대화형 키 교환(CL-NIKE : Certificateless Non-Interactive Key Exchange) 프로토콜을 제안하였지만, 이에 대한 안전성 증명이 없고 전방향 안전성을 제공하지 않는다. 본 논문에서는 새로운 CL-NIKE와 그에 대한 안전성 모델을 제안하고, 제안한 프로토콜이 해당 모델에서 안전함을 DBDH 가정(Decision Bilinear Diffie-Hellman Assumption)을 기반으로 증명한다. 추가적으로 다선형 함수(Multilinear map)를 사용한 개인키 업데이트를 통해 전방향 안전성을 만족하는 인증서 기반이 아닌 비대화형 키 교환 프로토콜을 제안하고 증명한다.
최근 사물인터넷(IoT)의 발전에 따라 IoT장비가 실생활에 적극적으로 사용되고 있다. 하지만 IoT장비의 사용이 늘어남에 따라서, IoT 보안 사고에 의한 사생활 침해의 문제 또한 늘어나고 있다. 키 관리는 보안 서비스에서 기본적이면서도 중요한 작업이다. 보안성 강화를 위해 인증 과정에서 동일한 키의 재사용은 제한되어야 하지만 다양한 키들을 기억하며 수동으로 업데이트하는 일은 어려운 일이다. 본 논문에서는 자동화된 키 관리 하드웨어 보안 모듈인 HSM을 제안한다. 제안하는 HSM은 IoT장치에 부착하여 장비와 직접 통신하며, 사용자의 개입 없이 안전하고 자동화된 키관리 과정을 제공한다. 제안된 기법을 통해서 제공되는 키는 인터넷 서비스에서의 사용자와 기기의 인증에 사용될 수 있다.
본 논문에서 마이크로 및 피코 셀 환경에 적합한 인증된 바인딩 업데이트 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 CGA (Cryptographically Generated Address) 기반의 티켓 방식을 이용한다. 이 방식은 호스트의 공개키와 서브넷 프리픽스를 이용하여 생성한다. 또한 초기통신 시에 대응노드는 이동 노드에게 홈 에이전트를 통한 티켓을 발행한다. 이는 이동노드와 대응노드 간에 직접 바인딩 갱신을 할 수 있도록 도와준다. 또한 대응노드는 티켓 확인을 통한 이동노드를 인증하고 바인딩 업데이트를 안전하게 수행한다. 몇 가지 공격 시나리오를 통한 프로토콜의 안전성을 분석한다. 마지막으로 결론 및 향후 연구 방향에 대해서 제시한다.
본 논문에서는 Wireless Sensor Networks(WSNs)에서 에너지 소모를 줄이기 위해 사용되는 In-network processing에 대하여 보안이 강화된 레벨 키 기반의 Infrastructure를 설계하여 노드의 전복 공격에 대해 안전한 패킷 포워딩을 보장하는 프로토콜을 제시한다. 이러한 계층적 구조를 가지는 보안 Framework는 노드의 추가 혹은 퇴거가 발생했을 때 Re-keying 비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 시뮬레이션 결과, 전체 네트워크 중 전복된 노드가 40%를 차지할 때, 제안된 프로토콜을 사용하게 되면 약 3%의 추가적인 라우팅 오버헤드 비용으로 15%의 향상된 종단간 패킷 전송률을 보여준다. 또한 Re-keying을 할 때 OFT와 비교하여 통신비용을 현저하게 줄일 뿐만 아니라 서버의 도움 없이 키를 업데이트 하기 때문에 분산환경에 적합한 특징을 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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