International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권3호
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pp.303-311
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2022
The tremendous growth of the Internet of things is unbelievable. Many IoT devices have emerged on the market over the last decade. This has made our everyday life easier inside our homes. The technology used at home has changed significantly over the past several decades, leading to what is known today as the smart home. However, this growth has also brought new challenges to our home security and privacy. With the smart home becoming more mainstream, cybersecurity issues have become a fundamental concern. The smart home is an environment where heterogeneous devices and appliances are interconnected through the Internet of Things (IoT) to provide smart services to residents. These services include home climate control, energy management, video on demand, music on-demand, remote healthcare, remote control, and other similar services in a ubiquitous manner. Smart home devices can be controlled via the Internet using smartphones. However, connecting smart home appliances to wireless networks and the Internet makes individuals vulnerable to malicious attacks. Remote access within the same environment or over the Internet requires an effective access control mechanism. This paper intends to shed light on how smart home devices are working as well as the type of security and privacy threats of the smart home. It also illustrated the types of authentication methods that can be used with smart home devices. In addition, a comparison of Smart home IoT-based security protocols was presented along with a security countermeasure that can be used in a smart home environment. Finally, a few open problems were mentioned as future research directions for researchers.
사용자 인증은 정보보안 시스템 구축 시 반드시 필수적인 핵심 기술이다. 사용자들은 인증과정을 통해 데이터베이스에 있는 자원에 접근하고 안전하게 사용할 수 있다. 사용자가 소지하는 스마트카드는 그 사용의 편리성과 대중성으로 인해 현재 중요한 인증 수단으로 각광받고 있다. 더욱이 스마트카드는 계산을 위한 저장 공간과 연산력을 확보하고 있기 때문에 효율적이고 안전한 사용자에 널리 사용될 수 있는 장점을 지니고 있다. 1981년, 램포트는 처음으로 사용자의 스마트카드를 이용해서 인증 통신 프로토콜을 설계했다. 하지만, 암호학적으로 안전한 해시함수가 체인으로 여러 번 적용됨으로 인해 높은 비용을 초래한다는 점과 이러한 해쉬 정보들이 서버에 저장되어야하므로 이와 관련한 공격 가능성들이 비판의 대상이 되었다. 이후 안전하고 효율적인 인증 통신 프로토콜 설계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 아주 최근에, Xu, Zhu, Feng 등은 증명가능하고 안전한 스마트카드 인증 프로토콜을 제안했다. 본 논문에서는 스마트카드 기반 인증 프로토콜에서 발생할 수 있는 가능한 취약점 및 공격들을 정의한다. 이를 통해, Xu, Zhu, Feng이 제안한 프로토콜이 서버의 비밀 값들을 획득한 공격자가 사용자의 비밀 값과 패스워드를 모르고도 해당 사용자를 가장 할 수 있다는 측면에서 안전하지 않다는 것을 보인다. 이에 대해 효율적이고 안전한 프로토콜을 설계하고 설계된 프로토콜의 안전성을 새롭게 분석한다.
최근 방송과 통신의 융합 흐름은 방송 영역에서 제공되던 멀티미디어 콘텐츠를 초고속 인테넷, 케이블 TV망 그리고 위성 망 등을 통해 실시간으로 전송하는 IPTV 서비스로 변화되고 있다. 그러나 디지털 방송 서비스가 다양한 매체로 확산되면서 서비스 제공자가 사용자들에게 제공하는 IPTV 서비스의 콘텐츠 보안은 기존 방송 시스템에서 제공하는 CAS(Conditional Access System)만을 이용해서는 완벽하게 지원할 수 없다. 이 논문에서는 IPTV 서비스의 콘텐츠 보안 문제를 해결하기 위해 IPTV 시스템을 구성하는 구성 요소 중 수신기(Set-Top BoX, STB)와 스마트카드 사이의 사용자 수신자격을 효율적으로 판별할 수 있는 상호인증 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 기존 프로토콜에 비해 사용자가 지불하는 채널에 대한 수신자격을 수신기가 올바르게 전송할 수 있도록 서명기반의 해쉬함수를 사용한다. 또한, 제안 프로토콜은 상호인증 과정을 통해 수신기와 스마트카드 사이에서 생성된 세션키를 이용하여 EMM를 암호화한 후 제3자가 서비스를 불법적으로 이용할 수 없도록 한다.
Context-Aware환경의 유비쿼터스 시대로 들어서게 되면 기존의 DRM 시스템은 디지털 저작권 관리서비스 제공상의 어려움 즉, 상황에 따른 서비스 제공, 저작권 사용자의 프라이버시 보호 문제가 대두될 수 있다. HKUST에서 제안한 웹서비스 DRM 시스템은 유비쿼터스 환경하의 상황(Context)변화에 적응하도록 디지털 콘텐츠를 적절하게 가공하여 제공할 수 없으며, 사용자에 대한 프라이버시 보호가 불가능하다. 한편. 네덜란드의 필립스 연구소에서도 DRM 시스템의 프라이버시 문제를 지적하고 이에 대한 대안을 제안하였으나 이 논문의 한계점은 사용자와 기기간 전달되는 인증 정보가 노출될 경우 Sniffing/Replay공격이 가능하여 저작권이 획득 가능하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하여 유비쿼터스 웹서비스 환경에서 프라이버시를 보호할 수 있는 DRM 아키텍쳐를 설계하였다. 제안한 아키텍쳐는 상황에 따른 서비스 제공이 가능하고 Context-Aware환경에서 사용자의 익명성을 유지하며 프라이버시를 보호할 수 있다. 또한, Sniffing/Replay 공격에 안전한 사용자 인증 메커니즘 제공이 가능하다. 본 논문의 결과를 활용하여 상황에 따른 디지털 저작권 관리 및 사용자 프라이버시 문제를 해결할 수 있는 웹서비스 DRM 시스템 개발이 가능할 것이다.
IMT-2000 이동통신시스템에서는 빠른 전송속도의 지원으로 무선인터넷, 전자상거래 등 많은 응용서비스의 제공이 예상된다. 이들 서비스는 인증, 데이터 무결성, 데이터 암호화, 부인방지 등 높은 수준의 보안기능을 요구한다. 본 논문에서는 IMT-2000에서 암호화, 인증 등 망접속 보안기능 제공에 따른 이동국과 기지국간 무선링크의 성능 분석을 수행하였다. 망 접속보안서비스의 지원에 필요한 무선구간의 신호트래픽은 평균메시지의 길이가 256 ~ 768bits, 기본서비스 대비 보안서비스 발생율이 0.2 ~ 1.0, 기본서비스의 발생율이 0.2 ~ 1.0 서비스/호 인 조건에서 최소 0.2kbps에서 최대 4.5kbps로 분석되었다.
기존의 호스트 기반 보안 시스템에서 네트워크 기반의 보안 시스템으로 침입차단 시스템을 설치하지만 침입차단 시스템은 보안에 대하여 최소 권한을 가지므로 사용자에게 투명한 서비스를 제공해 주지 못한다. 따라서 침입차단 시스템에 프록시를 두어서 서비스의 투명성을 제공하고 보다 강화된 보안 기능을 갖는 FTP 프록시 보안 모델(FTP-PSM:FTP-Proxy Security Model)을 설계하였다. FTP-PSM은 한 개의 명령어가 입력되고 실행이 끝나는 것이 아니라 계속적으로 사용자 인증 기능 강제적 접근제어 기능 임의적 접근제어 기능 그리고 그룹별 명령어 사용권한 인증 등과 같은 보안 기능을 실행한다. 이러한 보안 기능이 실행되기 위해서 입력된 데이터는 어떤 상황에서도 손실되지 않아야 하므로 실행과정이 무한 루프가 되어 계속 순환하거나 교착 상태가 되는 등의 문제에 대한 안정성을 검증하여야만 한다. 따라서 본 논문에서 제안하는 FTP-PSM은 CPN을 기반으로 한 상태 불변식으로 안정성을 검증하였다.
최근 자동차 산업이 눈부시게 발전하면서 운전자의 편의성과 안전성을 위해 차량에는 끊임없이 새로운 시스템이 적용되고 있다. 이러한 시스템은 다수의 FOB 키를 사용하기 때문에 사용자 인증 시 원활한 다중 접속을 위해 충돌방지 알고리즘을 적용시켜 사용하고 있다. 본 논문에서는 다수의 FOB 키를 사용하는 차량용 스마트키 시스템에서 동적으로 사용자 아이디 요청 순서를 최근 사용자 아이디로 변경하여 차후 인증 과정에서의 통신 응답 소요 시간을 획기적으로 감소시키는 향상된 충돌방지 알고리즘을 설계하고 구현하였다. 향상된 충돌방지 알고리즘이 적용된 시스템의 성능 평가를 위해 차량에 실제 장착하여 구현된 알고리즘의 동작을 확인하였고, 다수의 FOB 키에 대한 통신 응답 소요 시간을 측정하였을 때 기존 알고리즘에 비해 약 33% 정도 감소되었음을 검증하였다.
NAC(Network Access Control)는 운영체제 보안 패치 미 적용 혹은 AV(Anti-Virus)미설치 컴퓨터 등 웜의 공격대상이 되어 내부망에 바이러스를 유포하는 엔드 포인트 사용자 보안에 대한 솔루션으로 개발되었다. 현재 시장에 상용화된 NAC 제품들이 경우 연결 전 보안기능(pre-connect)기술들은 많이 발전되어 있으나, 정상적인 인증을 통해 연결된 이후에 발생하는 위협을 탐지하는 위협 관리 기능(post-connect)이 대체적으로 부족한 상태이며, 이에 따라 Zero-day 공격, 악성코드 감염 등으로 NAC 사용자들이 지속적으로 피해를 입고 있는 상황이다. 본 논문에서는 이러한 post-connect단계에서의 문제점을 해결하고자 기존에 사용되던 단말에 대한 인증과 정책 위반 여부 검사 외에 각 단말이 발생시키는 트래픽 정보와 Agent를 통해 획득한 각 단말의 정보, 그리고 Network Scanner에서 획득한 Open Port와 네트워크 구성 변경 정보를 활용하여 정상 Behavior profile을 생성하고 이를 기반으로 악성코드 감염 시스템을 탐지하는 시스템을 제안한다.
인터넷의 발전에 따라 개인정보를 활용한 온라인 상호작용이 활발해지며 개인정보를 보호하는 것이 중요해졌다. 허가되지 않은 접근으로부터 발생한 개인정보 침해는 개인에게 정신적, 재산적 피해를 불러올 수 있으며, 침해 피해자의 주변인을 대상으로 한 사회적 공격도 가능하다. 이러한 공격으로부터 개인정보를 보호하기 위해 블록체인을 활용한 보안 기법이 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 블록체인을 인터넷으로 제공하는 BaaS(Blockchain as a Service) 환경에서 개인정보 보호를 위해 미들웨어와 IAM(Identity and Access Management) 서비스를 활용한 시스템을 제안했다. 미들웨어는 IAM 역할 및 정책이 적용된 서버에서 운영되며 사용자를 인증하고, 접근 권한을 파악하여 정상 사용자인 경우에만 클라우드에 존재하는 블록체인 데이터에 접근할 수 있도록 접근 제어를 수행한다. 또한, 제안한 개인정보 보호 기법이 시스템에 주는 영향을 파악하기 위해 세 가지 시나리오를 가정하여 소요 시간과 사용자 수별 응답 시간을 측정하고, 제안 기법과 블록체인을 활용한 개인정보 보호 관련 연구를 아이디어, 블록체인 유형, 인증, 기밀성 등과 같은 보안 특성 기준으로 비교한다.
최근 네트워크의 발전에 따라 홈 네트워크에도 많은 연구가 진행되고 있다. 현재 홈 네트워크에서는 각 디바이스별로 ACL을 이용하여 접근 제어 정책을 관리하는 방법이 가장 많이 사용되고 있고, EAM(Extranet access management)이 솔루션 형태로 응용되고 있으며, 보안 운영체제에 대한 연구가 공개 운영체제를 바탕으로 진행되고 있다. 또한 흠 서버 중심의 흠 네트워크 사용자 인증 메커니즘 등도 연구되고 있다. 그러나 이러한 연구들은 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째, 홈 네트워크에서 사용될 것으로 예상되는 접속기술의 전송범위가 넓어 인증되지 않은 외부 단말기의 접속이 가능하고, 둘째, 사용자가 별도의 필요 정보를 일일이 디바이스에 설정할 필요가 있어 불편하다. 셋째, 사용자 프라이버시나 편의성을 고려하고 있지 않다. 이질적인 다양한 기술들이 존재하는 홈 네트워크 환경에서 OSGi는 상호운용성을 보장하는 서비스 플랫폼을 제공한다. 여기에서 사용자 접근제어는 위와 같은 문제점이 있어서는 안되는 홈 네트워크 보안의 핵심 분야 중에 하나지만 아직 구체적인 연구가 진행되고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 OSGi 서비스 플랫폼이 운영되는 홈 네트워크 환경에서 사용자 접근제어를 위한 RBAC 기반의 권한부여 정책 관리 프레임워크와 접근제어 운영방법을 제안한다. 제시된 접근제어 프레임워크는 OSGi 표준에서 명확하게 언급되지 않았던 부분들을 고려사항으로 나열하고, 이 문제들을 해결하는 방법들을 프레임워크로 제안한다. 제안하는 프레임워크에서는 홈 게이트웨이의 제한된 자원에 대해 RBAC의 개념을 이용하여 사용자 접근제어에 대한 정책변경의 횟수를 줄이는 효율적이고 경제적인 운영 방법을 제시한다. 또한 본 논문에서 제안하는 정책은 사용자역할정책과 권한할당정책을 개별적으로 정의한 후 사용자 정보를 댁내에서 결정함으로써, 사용자 편의성을 높여주고 프라이버시 문제를 해결하도록 방안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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