KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권3호
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pp.1289-1310
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2016
Dynamic ID-based authentication solves the ID-theft problem by changing the ID in each session instead of using a fixed ID while performing authenticated key exchanges between communicating parties. User anonymity is expected to be maintained and the exchanged key kept secret even if one of the long-term keys is compromised in the future. However, in the conventional dynamic ID-based authentication scheme, if the server's long-term key is compromised, user anonymity can be broken or the identities of the users can be traced. In addition, these schemes are vulnerable to replay attacks, in which any adversary who captures the authentication message can retransmit it, and eventually cause the legitimate user to be denied service. This paper proposes a novel dynamic ID-based authentication scheme that preserves forward anonymity as well as forward secrecy and obviates replay attacks.
원격 사용자 인증기술 중 패스워드에 기반을 둔 기술은 아직도 가장 보편적으로 사용되고 있는 인증 기술이다. 2004년 Das 등이 제안한 "동적 ID 기반의 원격 사용자 인증기술"은 스마트카드의 연산 기능을 이용하여 패스워드를 생성하고, 원격 시스템에서는 연산량이 적은 해쉬와 XOR만으로 인증을 수행할 수 있는 안전한 인증기법이다. 이 기법은 동적 ID 채용으로 ID도난을 방지하며, 인증시각을 이용하여 재사용 공격을 방지하는 특징이 있다. 그 밖에도 많은 공격에 대응할 수 있도록 고안되었다. 하지만, 이 기법은 후에 패스워드와 관계없이 원격 시스템에 인증이 가능한 치명적인 오류 뿐 아니라, 위장공격, 추측공격에 취약함이 밝혀졌다. 더욱이 인증 시각 정보를 이용하여 재사용 공격을 막은 기능도 최근의 실시간으로 이루어지는 재사용 공격에는 취약함을 보이고 있다. 본 논문에서는 Das 기법이 실시간 재사용공격에 취약한 점을 증명하고, 매번 변경되는 인증횟수를 이용하여 이를 개선하는 향상된 인증기법을 제안하였다. 향상된 인증기법은 기존 Das 기법이 가지는 장점을 그대로 계승하며, 추측공격, 위장공격, 실시간 재사용 공격에 대응하고, 상호인증 기능을 제공한다.
많은 기업과 단체들은 원격 접근을 위해 스마트카드 기반 사용자 인증을 사용한다. 그 동안 다양한 연구를 통하여 사용자와 서버 간의 연결을 보호하기 위해 분산된 다중 서버 환경에 대한 동적 ID 기반 원격 사용자 인증 프로토콜들이 제안되었다. 그 중, Qiu 등은 상호 인증 및 키 동의, 사용자 익명성, 다양한 종류의 공격에 대한 저항을 제공하는 효율적인 스마트카드 기반 원격 사용자 인증 프로토콜을 제안하였다. 이후, Andola 등은 Qiu 등이 제안된 인증 프로토콜에 대한 다양한 취약점을 찾아내었고, 그들의 인증 프로토콜에 대한 결점을 극복하고 사용자가 서버에 로그인하기를 원할 때마다 로그인하기 전에 사용자ID가 동적으로 변경되는 향상된 인증 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 Andola 등이 제안한 프로토콜의 동작 과정 및 취약점을 분석하여, Andola 등이 제안한 프로토콜이 offline smart card attack, dos attack, lack of perfect forward secrecy, session key attack에 취약하다는 것을 밝혔다.
본 논문에서는 Andola 등이 제안한 멀티서버 환경에서 동적 ID를 제공하는 사용자 인증 방식에 대한 안전성과 설계상의 문제점을 분석한다. 본 논문에서 Andola 등의 인증 방식을 분석한 결과, 스마트카드 분실 공격에 안전하지 않고, 이 공격으로 인하여 사용자의 패스워드 추측 공격이 가능하고, 결국 공격자는 세션키까지 생성할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 개선된 인증 방식을 제안하고, 이에 대한 안전성 분석한 결과 스마트카드 분실 공격, 패스워드 추측 공격, 사용자 가장 공격 등 여러 공격에 안전하였다. 또한 개선된 인증 방식은 안전한 동적 ID를 제공할 뿐만 아니라 해시함수의 계산 복잡도 측면에서도 효율적이다. 게다가 개선된 인증 방식은 전송량도 크게 증가하지 않아 전송비용의 측면에서도 효율적인 인증 방식이라고 할 수 있다.
본 논문에서는 상호인증을 통하여 RFID에 안전하게 동적으로 ID를 부여하는 프로토콜을 제안하였다. 현재 RFID 태그의 보안을 위해 제안된 대부분의 방식들은 계산 능력과 메모리 저장 능력에 많은 제약을 가지고 있는 저가형 태그에 초점을 맞추고 있다. 본 논문에서 제안한 프로토콜은 현재의 저가형 태그보다 훨씬 높은 성능을 가지는 고기능형 RFID가 수행할 수 있도록 대칭형 암호화 알고리듬을 기반으로 동적으로 ID를 부여함으로써 RFID의 보안 취약점들은 물론, ID에 의한 추적과 위조를 방지할 수 있는 방법이다.
스마트그리드는 정보통신기술을 이용하여 전력공급자와 소비자의 양방향통신을 가능하게 한다. 또한 동적인 전력 공급이 가능하기 때문에 전기 자동차 기술과 접목시킬 경우 전기 자동차 충전 인프라를 활성화시키고 전기 자동차의 배터리를 가정용 축전지로 활용하여 재판매할 수도 있다. 이러한 전기 자동차 충전 인프라는 가정, 아파트, 건물, 기타 충전소 등에 고정적으로 위치하여 있고 사용자만 유동적으로 서비스를 이용한다. 만약 유동적으로 서비스를 이용하는 사용자에 대해 인증이 이루어지지 않을 경우 전력 서비스의 불법적인 사용, 전력 정보 유출, 불법적인 전력 요금 변경 등의 피해가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 스마트그리드 환경에서 안전하게 전기 자동차 관련 서비스를 이용하기 위해 스마트카드 및 동적 ID 기반 사용자 인증 스킴을 제안한다.
본 논문에서는 Shin이 제안한 TMIS를 위한 동적 ID 기반의 강력한 사용자 인증기법을 분석하고, Shin의 인증 기법이 스마트카드 분실 공격에 취약하여, 공격자가 사용자의 ID를 획득할 수 있고, 이로 인하여 사용자 가장 공격 등이 가능함을 보인다. 2019년에 Shin이 제안한 인증 기법은 ECC를 사용하여 강력한 난수 생성을 시도함으로써, 난수 ri를 모르면 ECC 알고리즘의 난이도에 의하여 난수 r'i를 계산해낼 수 없어서, 스마트카드를 분실하여도 안전하다고 주장하였다. 그러나 본 논문에서 Shin의 인증 기법을 분석한 결과, 전송 메시지와 스마트카드를 사용하면 난수 r'i를 쉽게 계산할 수 있고, 이로 인하여 공격자는 세션키 생성도 가능하였다. 또한 Shin의 인증 기법은 안전성 분석에 대한 취약점뿐만 아니라, 서버의 ID인 SID를 사용자들에게 전달하는 방식의 부재, 사용 시마다 약간씩 다른 템플릿을 가지는 생체정보의 특성을 고려하지 않은 점 등 다수의 설계상의 오류들이 존재하였고, 서버에서 사용자의 ID를 계산해내는 시간 복잡도가 다른 인증 기법들에 비하여 상당히 큰 오버헤드를 가진 것으로 분석되었다.
In this paper, we have proposed a secure dynamic ID allocation protocol using mutual authentication on the RFID tag. Currently, there are many security protocols focused on the low-price RFID tag. The conventional low-price tags have limitation of computing power and rewritability of memory. The proposed secure dynamic ID allocation protocol targets to the high-performance RFID tags which have more powerful performance than conventional low-price tag by allocating a dynamic ID to RFID using mutual authentication based on symmetric encryption algorithm. This protocol can be used as a partial solution for ID tracing and forgery.
기 제안된 해쉬 기반 RFID(Radio Frequency Identification) 인증 프로토콜들은 리더와 태그간의 인증을 위해 이용하는 정보가 태그에 고정되어 저장되어 있는 값인지, 동적으로 변경되며 저장되는 값인지에 따라 두 가지 유형으로 분류할 수 있다. 본 논문에서는 이를 각각 정적 아이디기반과 동적 아이디기반 인증 프로토콜로 분류하고 이들 각각의 장단점에 대해서 살펴본다. 또한 본 논문에서는 전방향/후방향 위치추적, 동기화, 위장 공격의 개념을 포함하는 새로운 보안 모델을 제시하며 이에 근거해 기 제안된 프로토콜들과 제안하는 프로토콜의 안전성을 분석한다. 제안하는 프로토콜은 기 제안된 프로토콜들에 비해 더욱 강화된 사용자 프라이버시를 제공하면서 태그 및 데이터베이스의 연산량 측면에서도 더 효율적으로 태그를 인식할 수 있다.
본 논문에서는 RFID 시스템에서 태그와 백엔드 서버간의 안전성과 태그의 구현 효율성을 높인 두 가지 형태의 상호 인증 방식을 제안하고자 한다. 첫 번째 제안 방법에서는 고정된 ID를 사용하여 분산 환경에 이용할 수 있는 방법이며, 두 번째 방법은 변동 ID를 사용한 것으로서 전방향 안전성(forward security)을 추가적으로 만족할 수 있도록 설계하였다. 제안 방식에서 태그가 랜덤 수 발생기를 사용하지 않으면서 최소 한번 혹은 최대 3번 정도의 해쉬 연산만으로 상호 인증을 수행할 수 있다. 기안된 프로토콜들을 RFID 겸용 스마트 카드 칩에서 구현하고 그 동작이 타당함을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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