최근 정보통신기술의 급속한 발달로 무선인터넷을 이용한 전자상거래 사용자가 폭발적으로 증가하고 유선에서 유/무선 통합 환경으로 변화함에 따라 보안상의 많은 문제점이 제시되고 있다. 현재 무선 전자상 거래에서 사용하는 WPP는 WAP의 무선과 유선을 연계하는 GW에서 보안 취약점이 있고 또 다른 AIP는 인중서 체인 이용으로 계산량이 많고 사용자의 신원이 노출되는 단점이 있다. 이 논문에서는 기존 AIP 프로토콜을 기반으로 하는 특수한 타원곡선인 Weil Pairing을 적용한 ID 기반 공개키 암호기법을 사용하여 거래정보의 기밀성을 보장하고 은닉전자서명 기법을 통한 인증서를 사용하여 프라이버시 보호와, 공개키와 사용자 인증 및 부인방지를 해결하였으며 또한 두 객체만 공유하는 세션키를 사용하여 종 단간 보안을 제공하는 특정 무선 플랫폼에 독립적이며 안전하고 효율적인 지불 프로토콜을 제안한다.
타원곡선 암호 시스템에서 유한체 연산은 핵심적인 부분을 차지하고 있지만 나눗셈 연산의 경우 연산 과정이 복잡하여 이를 위한 효율적인 알고리즘 및 하드웨어 설계가 필요하다. 본 논문에서는 매우 큰 소수 m을 가지는 $GF(2^m)$상에서 효율적인 면적과 연산시간을 갖는 Radix-4 시스톨릭 나눗셈기를 제안한다. 제안된 유한체 나눗셈기는 유클리드 알고리즘과 표준기저 방식을 사용하였다. 수학적 정리를 통한 효율적인 알고리즘과 Radix-4에 맞는 새로운 카운터 구조를 제안하였고 이를 VLSI 설계에 적합하도록 시스톨릭 구조를 이용하여 설계하였다. 제안된 구조는 기존의 병렬 및 직렬 나눗셈기, Digit-serial 시스톨릭 나눗셈기와 비교해서 효율적인 면적과 연산 시간을 갖는다. 본 연구에서는 $GF(2^{193})$에서 동작하는 유한체 나눗셈기를 설계하였으며, 동부아남 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 최대 동작 주파수는 400MHz이다.
센서네트워크는 유비쿼터스 환경을 실현할 수 있는 기술로서, 최근 무인 경비 시스템이나 에너지 관리, 환경 모니터링, 홈 자동화, 헬스케어와 같은 다양한 분야에 적용 가능하다. 하지만 센서네트워크의 무선 통신 특성은 도청과 전송 메시지에 대한 위변조, 서비스 거부 공격에 취약하다. 현재 센서네트워크 상에는 안전한 통신을 위해 ECC(elliptic curve cryptography)를 통한 PKC(public key cryptography)암호화 기법이 사용된다. 해당 기법은 RSA에 비해 작은 키길이를 통해 동일한 암호화 강도를 제공하기 때문에 제한된 성능을 가진 센서상의 적용에 적합하다. 하지만 ECC에 요구되어지는 높은 부하 때문에 센서상의 구현을 위해서는 성능개선이 필요하다. 본 논문에서는 센서 상에서의 ECC를 가속화하기 위해 ECC연산의 핵심연산인 곱셈에 대한 최적화 기법을 제안한다.
Okeya-Sakurai는 타원곡선 암호시스템에 대한 부채널 공격의 대응방법으로 소개된 Oswald-Aigner의 랜덤한 덧셈-뺄셈 체인(Randomized Automaton 1, 2) 대응방법 [18]이 SPA 공격에 취약함을 보였다$^{[15,16]}$. 그러나 본 논문에서는 Okeya-Sakurai의 공격 알고리즘 [15,16]에 두 가지 잠재된 문제가 있음을 보인다. 그리고 두 가지 문제점에 대한 해결책을 제시하고 [15,16,19]와는 다른 새로운 효율적인 공격 알고리즘을 제안한다. 표준에 제안되어 있는 163비트 비밀키를 사용하는 알고리즘에 본 논문의 분석방법을 적용해 구현한 결과, 단순한 형태의 랜덤한 덧셈-뺄셈 체인(Randomized Automaton 1)에서는 20개의 AD수열로 대략 94%의 확률로 공격이 성공하며 30개의 AD수열로는 대략 99%의 확률로 공격이 성공한다. 또한, 복잡한 형태(Randomized Automaton 2)에서는 40개의 AD수열로 94%의 확률로 70개의 AD수열로는 99%로의 확률로 공격이 성공한다.
최근 타원곡선 상에서의 페어링은 ID 기반의 암호/서명/인증/키공유 기법, 등 다양한 적용되고 있으며 효율적인 계산을 위하여 GF($P^n$) (P = 2, 3) 상에서 정의되는 $Eta_T$ 페어링 알고리즘이 개발되었다. 하지만 $Eta_T$ 페어링 알고리즘의 대칭적인 연산 구조 때문에 Tate, Ate 페어링과 비교하여 부채널 분석에 취약하다. $Eta_T$ 페어링 알고리즘의 부채널 분석에 대한 안전성을 위하여 다양한 대응 방법들이 제안되었다. 특히, 2008년에 Masaaki Shirase 외가 제안한 랜덤값 덧셈 (Random value addition: RVA)을 이용한 대응방법의 경우에는 효율성 측면에서는 뛰어나지만 안전성 측면에서는 취약점이 있다. 본 논문에서는 $Eta_T$ 페어링 알고리즘에서 제안된 RVA기반의 부채널 대응방법의 취약성에 대하여 실제 구현 관점에서 면밀히 분석한다.
본 논문에서는 2023년에 Chen-Chen이 제안한 ECC와 생체정보를 사용한 TMIS 인증 프로토콜을 분석한 결과, 사용자 가장 공격, 중간자 공격, 사용자 익명성 등의 안전성 문제가 있었다. 그러므로 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 사용자 익명성을 제공하는 개선된 인증 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안한 프로토콜의 안전성 문제를 분석한 결과, 제안한 프로토콜은 오프라인 패스워드 추측 공격, 사용자 가장 공격, 스마트카드 분실 공격, 내부자 공격, 전방향 안전성, 재생 공격 등 여러 공격에 안전한 것으로 분석되었다. 또한 TMIS에서 반드시 보장해야 하는 사용자 익명성과 추적 불가능성도 함께 보장하여 사용자의 프라이버시를 보장하는 것으로 나타났다. 게다가 계산 복잡도에서도 크게 증가하지 않아 실행시간의 효율성도 달성하였다. 그러므로 본 논문에서 제안한 프로토콜은 TMIS에 적합한 사용자 인증 프로토콜이다.
정보보호용 임베디드 장치에 타원 곡선 암호 알고리듬을 구현할 경우 스칼라 곱셈 연산을 수행하게 되는데 이 연산 과정에서 발생하는 전력 소비 정보에 의해 비밀 키가 노출될 가능성이 있다. 최근에는 비밀 키 값을 리코딩하여 사용함으로써 단일 전력 분석과 차분 전력 분석 공격을 방어할 수 있도록 하는 캐리 랜덤 리코딩 방식이 제안되었다. 본 논문에서는 이 방식을 이용하면 차분 전력 분석을 방어할 수 있다는 원 논문의 주장과 달리 사용하는 리코딩 과정에서 발생하는 캐리 크기의 제한성으로 인해 차분 전력 분석에 여전히 취약함을 밝히고자 한다.
겹선형 페어링(bilinear pairing)을 기반으로 하는 암호 프로토콜들은 이산 대수 문제를 기반으로 하는 전통적인 타원 곡선 암호시스템을 대신하여 여러 방면에의 응용성을 제공한다. 겹선형 페어링의 빠른 계산을 위하여 최근 활발한 연구가 진행 중이지만, 여전히 ECC 상수배 연산에 비해서 페어링 연산에 사용되는 계산 비용은 상당히 크다고 여겨진다. 그러나 이진 유한체상의 페어링 계산 연구는 최근 많은 발전이 이루어졌다. 본 논문에서는 이진 유한체상에서의 BLS 서명스킴과 ECDSA 서명 스킴의 복잡도를 비교한다. 공정한 비교를 위하여 1024-bit RSA와 같은 레벨의 보안성을 가지는 160-bit ECDSA와 250-bit BLS를 선택하였다. 분석결과 BLS 스킴은 ECDSA에 비해 하드웨어 복잡도 및 계산 지연시간의 측면에서 많은 차이가 나지 않음을 설명해준다.
최근 정보통신기술의 급속한 발달로 무선인터넷을 이용한 전자상거래 사용자가 폭발적으로 증가하고 유선에서 유/무선 통합 환경으로 변화함에 따라 보안상의 많은 문제점이 제시되고 있다. 특히 무선전자상거래에서는 무선 환경의 제한적 특정에 따라 경랑화된 보안기술, 종단간 보안 기술 및 프라이버시 보안 등에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재 무선 전자상거래에서는 주로 신용카드기반의 지불 프로토콜인 WPP와 ASPeCT에서 제안한 인증과 지불초기화를 위한 AIP프로토콜을 사용하고 있다. WPP에서 사용하는 보안 프로토콜 WAP는 무선과 유선을 연계하는 G/W에서 전달되는 데이터의 모든 내용이 누출되는 보안상의 취약점이 있어 종단간 보안도 제공하지 못하는 단점이 있고, AlP 프로토콜은 인증서 체인을 이용하여 인증을 수행하므로 계산량이 많은 단점과 인증서에서 사용자의 신원이 노출되어 프라이버시 보호를 위한 익명성이 보장되지 않는 단점이 있다. 이 논문에서는 기존 AIP프로토콜을 기반으로 초특이 타원곡선인 Weil Pairing을 적용한 ID 기반 공개키 암호기법을 사용하여 거래정보의 기밀성을 보장하고 은닉전자서명 기법을 통한 인증서를 사용하여 프라이버시 보호, 공개키와 사용자 인증 및 부인방지를 해결했으며 또한 두 객체만 공유하는 세션키를 사용하여 종단간 보안이 제공되는 특정 무선 플fot폼에 독립적이며 안전하고 효율적인 지불 프로토콜을 제안하였다. 또한 제안한 프로토콜은 사용자와 서비스 제공자간의 온라인 인증기관이 지불 프로토콜의 인증과정에 참여함으로써 다른 도메인에 존재하는 서비스 제공자에게도 효율적이고 안전한 서비스를 받을 수 있도록 하였다.
무선 인터넷에서 IPSec의 사용은 제한이 많다. MIPv4 IPSec 경로는 동적 무선링크를 포함하지 못한다. 즉 무선 인터넷의 IPSec은 Host-to-Host 경로 전체를 보호할 수 없다. 또한 무선 환경은 고정경로가 유지될 시간을 줄이지만 IPSec SA 합의를 위한 IKE의 지연시간은 상대적으로 길고, IPSec PKI 보안의 인증서 관리는 수행부담이 크다. 이는 무선 인터넷에서 IPSec 사용은 매우 불리하다는 의미이다. 본 논문은 무선링크까지 보호하는 Host-to-Host Transport Mode를 제공하면서 성능이 우수한 WP-IBE 보호방식을 적용하여 무선 인터넷에 유리한 Mobile IPSec을 구축하는 것이 목표이다. 이를 위해 Mobile IPSec은 무선링크를 포함하는 동적경로에 대한 라우팅이 필요하다. FA (Foreign Agent) Forwarding 방안은 동적으로 변경되는 경로를 FA가 확장하는 라우팅 방안이다. FA Forwarding을 위한 FA IPSec SA는 Source Routing 기반 Bind Update를 통해서 동적경로 변경 정보로 갱신된다. IPSec의 수행성능을 높이기 위해 효율적이고 강력한 차세대 Identity Based Weil Pairing (WP) Bilinear Elliptic Curve Cryptography인 WP IBE 방식을 적용했다. 본 논문은 WP-IBE방식의 6개 암호 관련 알고리즘을 Mobile IPSec에 적용하는 변형 프로토콜을 제안하였다. 특별히 이 알고리즘을 ESP Datagram 구성에 적용하는 프로토콜에 집중하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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