Convergence Security Journal (융합보안논문지)

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A User Authentication Scheme using Blockchain in Smart Grid-based Edge Computing Environments

스마트 그리드 기반 엣지 컴퓨팅 환경에서 블록체인을 이용한 사용자 인증 기법

  • 이학준 (호원대학교 IT소프트웨어보안학과) ;
  • 이영숙 (호원대학교 IT소프트웨어보안학과)
  • Received : 2022.02.15
  • Accepted : 2022.03.29
  • Published : 2022.03.31
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Abstract

The smart grid system has emerged to maximize energy efficiency through real-time information exchange between power providers and consumers by combining information technology and power supply systems. The authentication schemes using blockchain in a smart grid system have been proposed, which utilize an edge server's architecture to collect and store electric power-related information and process data between a central cloud server and smart grid-IoT devices. Although authentication schemes are being proposed to enhance security in the smart grid environment, many vulnerabilities are still reported. This paper presents a new mutual authentication scheme to guarantee users' privacy and anonymity in a smart grid based on edge computing using blockchain. In the proposed scheme, we use the smart contract for the key management's efficiency, such as updating and discarding key materials. Finally, we prove that the proposed scheme not only securely establishes a session key between the smart grid-IoT device of the user and the edge server but also guarantees anonymity.

정보기술과 전력 공급 시스템을 결합하여 전력 공급자와 소비자 간의 실시간 정보 교환을 통해 에너지 효율을 극대화하는 스마트 그리드 시스템이 등장했다. 중앙 클라우드 서버와 스마트 그리드 IoT 기기 사이에서 전력 관련 정보 수집 및 데이터저장 처리하는 엣지 서버를 활용하여 스마트 그리드 시스템을 위한 블록체인 기반의 사용자 인증 기법이 제안되고 있다. 최근, 스마트 그리드 환경에서 보안을 강화하기 위해 인증 방식이 제안되고 있지만 여전히 많은 취약점이 보고되고 있다. 본 논문은 블록체인을 이용한 엣지 컴퓨팅 기반의 스마트 그리드에서 사용자의 프라이버시와 익명성을 보장하기 위한 새로운 상호 인증 기법을 제시한다. 제안된 방식에서는 키 자료 업데이트 및 폐기와 같은 키 관리의 효율성을 위해 스마트 계약을 사용합니다. 마지막으로 제안하는 기법이 사용자의 스마트 그리드-IoT 기기와 에지 서버 간의 세션 키를 안전하게 설정함과 동시에 익명성을 보장함을 증명한다.

Keywords

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