서명시스템을 이용한 키 분배 프로토콜을 제안한다. 기존의 서명 시스템을 이용한 키 분배 프로토콜에 대하여 분석하고 고찰한다. 그리고 공격당할 수 있는 여러 가지 방법에 대하여도 논한다. 여기에 보다 안전한 키 분배 프로토콜을 제시한다. 제안된 키 분배 프로토콜은 인증기능도 겸하고 있어 불법 사용자를 사전에 막을 수 있다.
본 논문의 저자들은 이전에 디지틀 이동통신 시스템을 위한 키분배 프로토콜을 제안한 바있다. 그러나 이 프로토콜에서는 사용자 인증에 RSA방식을 사용하므로 기존의 키분배 프로토콜과 비교하여 여전히 많은 지수승 연산처리가 요구된다. 따라서 본 논문에서는 스마트 카드를 이용하는 보다 효율적인 세가지의 키분배 프로토콜을 새로이 제안한바 있다. 프로토콜 은 Schnorr 의 개인식별 방식을 변형시켜 얻은 개인식별 방식과 의 키분배 방식을 결합한 것이고, 프로토콜에서의 개인식별방식과 Okamoto 의 변형 키분배 방식을 결합한 것이다. 이와는 달리, 프로토콜은 Fiat-Shamir 의 개인식별 방식과 이 개인식별 방식을 기본으로 새롭게 구성한 키분배 방식을 결합한 것이다. 끝으로 지금까지 제안됐던 프로토콜과 본 논문에서 새롭게 제안하는 프로토콜에 대해 안정성과 효율성을 비교했다.
SRC 프로토콜은 BCDCP 클러스터 라우팅 기법과 페어와이즈 키와 디지털서명을 이용한 키 분배 프로토콜을 결합한 클러스터링 기반 보안 프로토콜이며, 초기 키 생성 및 분배, 주기적인 키 재 생성, 센서 추가 및 센서 단계로 구성되어 있다. 본 논문에서는 SRC 프로토콜의 한계점인 페어와이즈 키의 선분배를 이용한 보안방법의 개선과 에너지 사용량을 개선하기 위한 초기 키 생성 및 분배단계를 분리하여 초기 키 생성 단계와 분배단계를 제시한다.
본 논문에서는 위성 통신망에서의 효율적인 키 분배 프로토콜에 대한 성능을 분석하기 위하여 지상망에서 적용되는 키 분배 프로토콜중에서 Kerberos와 같은 push 모델과 X9.17로 대표되는 pull 모델에 대한 키 분배 처리 전차를 분석하고 분석된 키 분배 프로토콜이 위성망을 통하여 수행되는 절차를 기술하였다. 아울러, VSAT 위성 통신에서 키 분배 프로토콜이 Inband/Outband 채널을 통하여 처리되는 경우에 키 분배 프로토콜의 성능을 처리 지연과 처리율 측면에서 분석하였다.
키 분배 프로토콜은 안전한 암호 시스템을 구성하기 위한 필수적인 요소이며, 키 분배 프로토콜에 대한 연구${\cdot}$개발은 꾸준히 이루어지고 있다. 공개키 암호 방식을 이용하는 대부분의 키 분배 프로토콜은 Diffie-Hellman 방식에 기반하므로 세션키 설정에 요구되는 계산량이 많아 무선 인터넷 환경에는 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 proxy 서버론 이용하여 무선 단말기 사용자에게 요구되는 계산량을 줄일 수 있는 개선된 키 분배 프로토콜을 제안한다. 제안하는 방식은 두 사용자간에 키 분배가 이루어지는 기존의 키 분배 프로토콜의 안전성을 그대로 유지하면서 단말 사용자에게 요구되는 계산량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
최근 키 분배 프로토콜과는 다르게 하드웨어에 암호키를 저장하여 사용하는 것과 달리, 사용자가 기억할 수 있는 길이의 패스워드(password)를 사용해 서버와의 인증과 키 교환을 동시에 수행하는 패스워드 기반 키 분배 프로토콜이 제안되고 있다. 본 논문에서는 이러한 패스워드 기반의 키 분배 프로토콜 중 BPKA(Balanced Password-authenticated Key Agreement)에 속하는 DH-EKE(Diffie-Hellman Encrypted Key Exchange), PAK(Password-Authenticated Key exchange), SPEKE(Simple Password Exponential Key Exchange) 프로토콜을 비교 분석하고, 이를 바탕으로 기존의 BPKA 프로토콜에 비해 적은 연산량을 가지면서 사용자와 서버가 각기 다른 정보를 갖는 패스워드-검증자 기반 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 패스워드 기반 키 분배 프로토콜의 안전성 분석을 위해 Active Impersonation 과 Forward Secrecy, Off-line dictionary attack, Man-in-the -middle Attack 등의 공격모델을 적용하였다.
본 논문에서는 이동통신환경의 특징과 기존의 키분배 프로토콜들에서 발생할 수 있는 공격들을 프로토콜 수행전 수행중, 수행후로 나누어서 살펴보고 이를 기반으로 이동통신환경에 적합한 키분배 프로토콜 설계에 필요한 요구사항 들을 제시한다 또한 제시된 요구사항을 기반으로 이동통신환경에 적합한 상호인증을 제공하는 키분배 프로토콜을 제안하고 제안한 프로토콜을 분석한다.
본고에서는 키 분배 및 인증과 관련된 기본적 사항들을 간단히 고찰 소개한다. 키 분배 방식을 구성하는 주요 요소, 기본적인 키 분배 방식과 인증 기법 및 그 기법의 안전성, 인증과 키 분배를 동시에 수행하는 프로토콜과 UNIX 망에서 실질적으로 서비스되는 Kerberos 프로토콜을 소개한다.
본 논문에서는 PAK(Password-Authenticated Key Exchange)와 PAK-R 프로토콜 기반으로 세가지 형태의 MTI(Matsumoto, Takashima, Imai) 키 일치 프로토콜을 적용하여, 안전한 보안성 요구 조건을 만족하면서 다양한 시스템에 적용할 수 있는, 패스워드-인증 키 분배 프로토콜을 소개하고자 한다. PAK 패스워드-인증 키 프로토콜은 통신 주체의 짧은 길이의 패스워드를 이용하여 통신 주체의 식별 및 상호 인증 후, 크기가 긴 세션키를 분배하기 위한 프로토콜이다. 또한 PAK는 이미 안전한 보안성이 증명되었고,[8,9,10]이를 이용한 많은 패스워드 기반의 인증 키 분배 프로토콜이 소개되었다. 본 논문은 이미 안정성 검증이 된 키 분배 프로토콜을 이용하여 새로운 PAK 프로토콜을 제안하며, credential의 이용성을 보장하기 위한 다양한 응용에 적용될 수 있다.
이동성과 편리성을 제공하는 이동 통신 환경은 다양한 장점을 가지고 있는 반면 무선이라는 특성상 보안에 대하여 취약하다. 따라서 기밀성과 인증 기능을 제공하는 다양한 암호 시스템 사용이 필요하게 되었으며, 암호의 역기능을 방지하기 위한 키 복구 기능이 포함된 다양한 키 분배 프로토콜이 제안되었다. 본 논문에서는 이동 통신 환경에 적합하게 설계된 키 복구 기능을 가진 키 분배 프로토콜에 대하여 분석하고, 이를 토대로 키 분배 프로토콜 설계 원칙을 제시하였다. 또한 제시한 설계 원칙을 기반으로 키 복구 기능을 가진 키 분배 프로토콜을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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