최근 개인정보 및 민감한 데이터에 대한 불법적인 접근 및 유출로 인하여 사회적 문제를 야기하고, 이에 따른 경제적인 파급효과와 함께 개인정보 및 민감한 데이터에 대한 보안에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다. 또한 법령상으로도 개인의 주민등록번호, 계좌번호, 패스워드 등 개인정보가 포함된 DB에 대하여 데이터를 암호화하여 저장, 관리하도록 규정하고있다. 본 논문에서 공개 데이터베이스인 MySQL에서 이러한 개인정보 및 민감한 데이터에 대한 암호화를 통하여 데이터를 저장, 관리하는데 있어서 데이터의 속성에 따라 적절한 암호화 기법을 사용함으로써 암호화를 통한 데이터보호와 함께 속도 등의 성능상의 오버헤드와 운영, 관리상의 효율을 높이기 위하여 지원하는 암호화 기법에 대하여 알아보고, 암호화 기법별로 성능을 시험하여 데이터의 속성에 따른 최적의 암호화 방식의 적용에 대한 방안을 제시한다.
최근 데이터베이스 아웃소싱(Outsourcing) 환경에서 데이터 보호를 위한 암호화 기법 및 질의 결과 검증 기법에 대한 관심이 고조되고 있다. 그러나 기존 아웃소싱 데이터 암호화 기법들은 원본 데이터베이스 도메인 정보를 알고 있는 공격자에 의한 순서 매칭 공격 및 카운팅 공격에 취약한 문제점을 지닌다. 기존 질의 결과 무결성 검증 기법은 질의 결과 검증 데이터 전송 오버헤드 문제를 지닌다. 따라서, 본 논문에서는 데이터 보호를 위한 그룹 순서 보존 암호화 인덱스 및 이를 기반으로 한 질의 결과 무결성 검증 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 순서 보존 암호화 인덱스를 통해 데이터를 암호화 하고, 복호화 없이 질의를 수행한다. 또한, 힐버트 커브를 통해 그룹 정보를 은닉함으로써, 질의 수행 과정에서 데이터 그룹 정보가 유출되는 것을 방지한다. 마지막으로, 주기함수 기반 그룹 분할 및 그룹 기반 인증을 통해 질의 결과 무결성 검증을 위한 데이터 크기를 감소시킨다. 성능평가를 통해, 제안하는 기법이 기존 버킷 기반 인증 기법에 비해 질의 처리 시간 측면에서 평균 1.6배, 검증 데이터 오버헤드 측면에서 최대 20배의 성능을 개선함을 보인다.
최근 개인정보유출사건으로 프라이버시에 대한 관심이 급증하면서, 데이터베이스의 내용을 암호화할 필요성이 요구된다. 초기에는 문서 전체의 복호화를 통해서만 검색이 가능하기 때문에 효율성이 떨어져 암호화기법이 거의 사용되지 않았다. 최근에는 복호화 하지 않고 암호화된 데이터로부터 특정 키워드를 포함하는 정보를 효율적으로 검색하고자 하는 연구가 시작되었다. Song의 연구를 시작으로 점차 효율적인 검색 기법이 제안되어졌다. 본 논문에서는 데이터베이스내의 암호화된 데이터를 검색하는 기법에 대한 설계 및 구현하고, 그에 따른 정확도 및 오류율을 분석한다.
암호화 문서 검색 시스템은 사용자의 비밀키를 이용하여 데이터베이스 서버에 저장되어 있는 암호화 문서를 키워드를 이용하여 검색하는 시스템이다. 이러한 시스템은 데이터베이스 서버 관리자조차도 사용자들에 의해 저장되고 검색되는 문서에 대한 어떠한 정보도 노출시키지 않는 장점이 있다. 즉, 암호화 문서 검색 시스템은 일반 사용자들이 자신의 정보가 손쉽게 노출되는 것을 원치 않는 사회적 변화에 발맞추어 앞으로 지속적으로 발전할 수 있는 연구 주제이다. 하지만, 지금까지 제안된 대부분의 기법들은 이론적인 안전성에만 치우친 나머지 현실적인 적용 가능성이 고려되지 않았다. 이에 본 연구에서는 기존에 제안된 대표적인 기법들을 현실 상황에 맞게 구현하여 검색 시스템의 효율성에 대해 판단한다. 더불어 해당 결과를 바탕으로 앞으로 암호화된 검색 시스템이 나아가야 할 방향을 제시한다.
많은 사람들이 일상생활뿐만 아니라 다양한 업무에서 스마트폰을 활용하고 있다. 이에 따라 스마트폰에는 사용자의 개인정보 및 업무상의 민감한 정보가 저장된다. 그러나 스마트폰은 다양한 데이터 및 개인 정보를 데이터베이스에 평문형태로 저장하고 있어 악성 앱이나 단말기 분실, 데이터 복원 등을 통하여 데이터베이스에 저장된 데이터 및 개인정보가 외부로 노출되고 2차 공격에 사용될 수 있다. 이러한 사용자의 정보유출 피해를 차단하기 위해서는 데이터베이스 암호화 기술이 필요하지만, 데이터베이스를 암호화하는 경우 성능저하를 야기 시킨다. 대표적인 예로, 암호화된 상태에서 특정 키워드를 통해 데이터를 검색하는 경우 모든 데이터를 복호화하거나 인덱스 정보 없이 순차적인 검색을 해야 하는 오버헤드가 발생한다[1]. 본 논문에서는 데이터베이스가 암호화된 상태에서, 데이터를 검색할 때 발생하는 오버헤드를 최소화하기 위한 검색가능한 암호 기법을 제안한다. 특히, 스마트폰과 같이 자원이 제한된 환경에서 사용되는 로컬 데이터베이스에 대해, 가변길이 블룸 필터를 사용하는 암호화된 데이터상에서의 효율적인 키워드 검색 기법을 제안하고 기존의 대칭키 방식의 검색 가능한 암호 기법들과 비교 분석한다. 그리고 안드로이드 스마트폰에서 제안하는 기법을 구현하여 제안 기법의 적절성과 성능을 검증한다. 구현을 통한 실험 결과, 본 논문에서 제안하는 방법이 암호화된 상태에서의 단순 검색에 비해 약 50% 이상의 검색 속도 향상 및 기존 고정 길이 블룸필터에 비해 동일한 긍정오류율 상에서 약 70% 이상의 공간을 절약할 수 있음을 확인할 수 있었다.
최근 클라우드 컴퓨팅에 대한 관심이 고조됨에 따라, 이를 활용한 데이터베이스 아웃소싱(Outsourcing)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 아웃소싱 된 데이터베이스는 사용자 개인 정보, 증권, 또는 의료 정보 등 민감한 정보를 포함하기 때문에 서비스 제공자로부터 수행한 질의 결과 데이터가 데이터 소유자로부터 생성된 데이터이며, 정확한 질의 결과를 포함하는지 확인하기 위한 질의 결과 무결성 검증 기법의 필요성이 대두되었다. 기존 질의 결과 무결성 검증 기법은 질의 결과에 포함되는 무결성 검증 데이터의 크기가 증가하여 검증 데이터 전송 오버헤드 증가 및 데이터 노출 위험 증가 문제를 지닌다. 따라서, 본 논문에서는 데이터 보호를 지원하는 암호화 데이터 기반 질의 결과 무결성 검증 기법을 제안한다. 제안하는 질의 결과 무결성 검증 기법은 암호화된 데이터 그룹을 주기 함수를 이용하여 재분할하고, 최종 데이터 그룹 id를 힐버트 커브를 통해 변환한다. 따라서, 검증 데이터 오버헤드를 감소시켜 효율적인 질의 처리를 지원하며, 그룹 id 변경을 통해 검증 데이터 유출 위험을 방지한다. 성능평가를 통해, 제안하는 기법이 기존 기법에 비해 질의 처리 시간 측면에서 평균 2배, 검증 데이터 오버헤드 측면에서 최대 20배의 성능을 개선함을 보인다.
정보화 사회에서 사용자의 민감한 정보를 보호하는 가장 확실한 방법은 데이터의 암호화이다. 지금까지 암호화된 데이터에 대해 제안되어진 대부분의 기법들은 모든 종류의 SQL 쿼리가 가능하지 않았고 암호화 기법이나 효율성 등 다양한 측면에서 문제점을 가지고 있었다 본 고에서 제안하는 기법인 PPSQL은 'Perfect Unlinkability'를 보장한다. 이것은 데이터 자체를 암호화하는 것이 아니라 그 데이터의 열의 위치를 치환시킴으로써 데이터와 그 데이터 소유자와의 관계를 끊어버린다. 이렇게 데이터 자체를 암호화시키지 않음으로써 클라이언트가 쿼리를 만드는 방법이나 서버가 프로세스 하는 방법이 일반 DB와 거의 유사하다. 단지 셋업 시 암호화된 DB를 구축할 때와 서버에 의해 리턴된 결과를 클라이언트가 복호화 할 때의 추가적인 연산만이 필요하다. 또한 우리의 기법은 산술 연산이 가능하고 암호화된 데이터의 속성들 간의 교차 연산을 제외하고는 모든 종류의 SQL 쿼리가 가능하다.
최근에 개인정보 유 노출에 의한 프라이버시 침해로 인해 개인정보보호의 중요성은 나날이 증가하고 있으며, 이를 해소하기 위한 가장 효과적인 방안중의 하나로 데이터 암호화가 회자되고 있다. 그러나 현재의 데이터 암호화 방식은 시스템 성능 지연과 어플리케이션 변경 이슈로 인하여 실무에 보편화되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 최근에 화두가 되고 있는 데이터 암호화 관련 기술을 살펴보고, 어플리케이션 변경이 필요치 않는 Plug-In 방식의 데이터 암호화 솔루션으로 오라클 데이터베이스를 암호화할 때 성능에 미치는 영향을 실험하였다. 아울러 데이터 암호화시 데이터베이스 성능 저하 및 어플리케이션 변경을 최소화하는 데이터 암호화 기법을 제안하고 제안된 기법의 효율성을 분석하였다.
검색 가능 암호 시스템은 암호화된 자료를 복호화하지 않은 상태에서도 원하는 자료를 검색할 수 있도록 하는 암호기반 기술이다. 정보를 암호화하여 저장하는 기법은 데이터베이스 보안을 위한 핵심 기술 가운데 하나로 각광받고 있지만, 암호화를 통한 보안성 확보는 데이터베이스의 검색 속도를 현저히 저하시키는 문제를 야기한다. 검색 가능 암호 시스템은 이러한 문제의 해결 방안 중 하나로 주목받고 있으며, 학계를 중심으로 많은 연구가 진행되고 있는 상황이다. 본 고에서는 이제까지 발표되었던 중요한 검색 가능 암호 기술에 대해 살펴보기로 한다.
이 시스템은 블록체인의 분산 처리 방식을 활용하여 중앙 집중식 데이터베이스에서 사용자가 관리자의 보안 인프라에 의존할 수밖에 없는 점을 보완하고, 네트워크 독립성과 데이터의 불변성, 투명성을 보장한다. 본 논문에서는 기존의 중앙 집중식 데이터베이스의 단점을 보완하는 블록체인의 분산 데이터 저장 방식을 활용하여 블록체인의 해시 기법과 작업 증명, 탈중앙화, 합의 알고리즘을 구현한 암호화 시스템을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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