모바일 기기의 다양화와 무선 기술의 발전으로 모바일 사용자가 증가함에 따라, 이들을 위한 효율적이고 안전한 VPN(Virtual Private Network) 접속 및 관리가 중요한 이슈가 되고 있다. 이에, 본 논문에서는 모바일 VPN 사용자가 서로 다른 사이트에 있는 하나 이상의 사용자와 효율적으로 통신할 수 있도록 하는 PE(Provider Edge) 기반 PP(Provider Provisioned) 모바일 VPN 메커니즘을 제안한다. 제안하는 방안은 모바일 VPN 사용자의 IPSec 터널 오버헤드를 최소화했을 뿐만 아니라, 모바일 VPN 사용자의 위치에 관계없이 추가적인 IPSec 터널 오버헤드를 발생하지 않고 모바일 VPN 사용자 및 정적 VPN 사용자 간 최적화된 경로로 트래픽을 전달할 수 있도록 한다. 제안한 구조 및 프로토콜은 RFC2547에 제시된 'BGP/MPLS VPN' 기술을 기반으로 한다. 제안하는 방안에서는 모바일 VPN 사용자가 외부네트워크로 이동했을 때, BGP/MPLS VPN 서비스를 모바일 VPN 사용자까지 확대하기 위해 서비스 제공자 측에 PNS(PPVPN Network Server)를 새로이 정의하였다. 제안하는 방안은 사용자 기반 모바일 VPN 및 CE 기반 모바일 VPN과 비교하여 IPSec 터널 관련한 오버헤드가 더 적으며, 시뮬레이션 결과, CE 기반 모바일 VPN 방안에 비하여 종단간 패킷 지연에 있어서 더 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.
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.
본 IPSec은 인터넷의 네트워크 계층에서 IP 메시지에 대하여, 암호화 서비스와 인증 서비스를 제공하는 보안 프로토콜이다. 본 논문은 모바일 환경에서 요구되어지는 IPSec 에서의 키 복구를 위하여 IKEv2에 적용할 수 있는 키 복구 수행 메커니즘을 제시한다. 이는 IPSec과 IKEv2에서 호환성을 유지할 수 있으며, 기존의 메커니즘보다 안전하며, 네트워크 오버헤드를 줄일 수 있으며, 키 위탁기관이나 권위기관에 종속되지 않고 키 복구 결정을 할 수 있는 메커니즘이다.
기존의 모바일 VPN 서비스는 이동 근무자가 홈 네트워크인 사내 네트워크에 접속하는 통신 형태를 가정하였기 때문에 이를 두 VPN 사용자 모두 외부 네트워크로 이동한 경우의 통신 지원에 이용 할 경우, 경로 우회에 따른 모바일 VPN 서비스의 성능 저하가 우려된다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위하여 Diameter MIP를 통해 할당 받은 x-HA를 사용하는 모바일 VPN을 토대로 외부 네트워크로 이동한 VPN 사용자 간에 경로 최적화를 지원하는 모바일 VPN 서비스 방안을 제안한다. 제안한 방안에서 i-HA는 MN의 CoA로써 MN의 x-HoA와 VPN-TIA를 동시에 유지하여 외부 네트워크에 위치한 VPN 사용자들에게 효율적인 최적화된 경로를 제공하는 한편, 홈 네트워크 내 CN과도 안전한 통신이 이루어지도록 한다. 또한, VPN 서버로 하여금 모바일 VPN 사용자가 등록한 x-HA간에 IPSec 터널을 동적으로 설립하도록 하고, 이를 이용하여 최적화된 경로상의 종단 간 보안을 보장하며 모바일 VPN 사용자인 MN이 가지는 무선구간에서의 오버헤드 및 IPSec 터널 설립에 대한 오버헤드를 줄인다. 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 방안이 기존 방안에 비해 종단간 데이타 전송 지연시간을 단축시키고, 핸드오프 직후 평균 데이타 처리율을 향상시킴을 볼 수 있었다.
바인딩 갱신 프로토콜은 이동노드가 흠 링크가 아닌 외부 링크로 이동했을 경우 기존 통신노드와 지속적인 연결을 유지하고 경로를 최적화하기 위한 목적으로 설계된 프로토콜이다. IETF의 모바일 IPv6 표준문서에는 RR(Return Routability) 기법을 이용해서 바인딩 갱신을 수행하도록 권장하고 있다 하지만 RR 기법이 모바일 IPv6 보안 요구사항들을 전적으로 보장하지 않는다. 이 문제점을 해결하기 위해 IETF에서는 RR 기법에 IPsec을 이용하여 바인딩 갱신을 수행할 것을 권장하고 있다. 그러나 단기간의 연결 세션을 갖거나 저전력의 모바일 장치에 IPsec을 사용하는 것은 효율성이 떨어질 수 있다. 이 논문에서는 표준으로 제안된 RR 기법을 비롯하여. RR의 문제점을 해결하고자 제안된 여러 프로토콜을 살펴보고. 각 프로토콜의 안전성과 효율성을 분석한다.
모바일기기, 이동통신망, 유 무선 통신망의 발전으로 모바일 오피스 도입이 확산되고 있으나, 적절한 보안 대책 선행이 요구되고 있다. 본 논문은 모바일 환경의 통신 구간 보안을 위해 H/W 토큰을 이용한 IPSec VPN 솔루션을 구현함에 있어, H/W 토큰의 I/O 지연에 따른 성능 문제를 극복하는 방안으로 카운터 모드를 이용한 스트림 암호방식을 적용하되 키스트림을 버퍼링하는 방안을 제안하고, 버퍼링 방식이 IP 패킷의 가변 크기, 유실 및 비순차적인 전송 환경에서도 적용 가능한 설계를 제시하고, 구현 결과를 버퍼링을 적용하지 않은 기존 방식과 성능 비교를 통해 제안한 방식의 효율성을 증명한다.
최근 무선인터넷의 활발한 보급화에 더불어 이동성 단말을 이용한 전자상거래 등이 활발하게 이루어짐에 따라서 개인 데이터 보호 및 안전한 통신을 보장 받으려는 모바일 사용자들의 요구가 급속히 증가하고 있다. 이는 무선매체의 공개성에 따른 보안침해의 용이성과 단말이 이동함에 따른 보안 체계 구축의 복잡성에 기인한다. 이러한 이유로 최근 이동성 단말의 통신에서 보안이 중요한 영역으로 인식되고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 모바일 환경 특히 향후 전개될 MIPv6(Mobile Internet Protocol version 6) 환경에서의 안전한 데이터 전송을 위해 IP 계층 보안 프로토콜인 IPsec(Internet Protocol security)을 이용한 이동 단말의 안전한 데이터 전송을 테스트하고 향후 MIPv6 에서의 보안성 향상을 위한 방안들을 모색해 보고자 한다.
본 논문에서는 모바일 환경의 이동 노드에서 전송되는 데이터의 기밀성 보장과 안전한 전송을 위한 무선 기반의 네트워크 실험환경을 설계 구축하고, MIPv6에서 기본적으로 탑재하고 양단간의 신뢰성 있는 인증키의 관리와 분배를 위해 사용되는 IKEV2 프로토콜을 모델링하여 실험하였다. 무선 네트워크에서 이동 노드의 핸드오프 시 빈번하게 발생되는 인증키 재설정 및 재교환 문제를 한정된 대역폭이 키 교환에 미치는 영향을 분석하였고 멀티 인터페이스를 이용한 인증 설정 및 교환 과정에 대한 성능 및 지연시간에 대한 연구를 진행하였다. 결론으로 모바일 노드가 IPSec을 이용하여 전송 시 발생하는 키의 재인증이 기존의 무선 네트워크가 지닌 대역폭의 한계에 따라 재설정이 불가능할 수도 있을 것으로 파악했으며 실험 결과를 통해 제안된 네트워크간의 멀티 인터페이스 사용은 보안 전송 시 핸드오프로 인한 키 교환 지연시간을 최소화 할 수 있을 것으로 예상된다.
본 논문에서는 무선 네트워크 환경의 모바일 노드에서 전송되는 데이터의 기밀성 모장 및 안전한 전송을 위한 무선 기반의 네트워크 시험환경을 구축하고, 모바일 환경 중 IPv6에 기본으로 내장되어 있는IPSec를 이용한 효율적인 보안전송을 위한 IKEv2의 다중 키 교환 메카니즘에 관한 연구를 진행하였다. 무선망에서 모바일 노드의 핸드오프 패킷 전송 과정에서 끊김과 빈번하게 발생하는 키에 대한 재설정 및 재교환 문제를 해결하기 위해 하나의 단말에 여러 개의 키를 가지고 이동하는 기술을 연구하였다. 실험을 위해 사용된 키 교환 프로토콜은 MIPv6에서 기본적으로 탑재하고 양단간의 신뢰성 있는 암호화키의 관리와 분배를 위해 사용되는 IKEv2 프로토콜을 사용하였다. 본 논문에서는 SSFNet(Scalable Simulation Framework Network Models)이라는 네트워크 보안 시뮬레이터를 이용하여 IKEv2의 보안전송의 키 교환 지연 값을 비교 분석하여 성능을 측정하고 그에 따른 문제점과 개선 방안에 대해 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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