클라우드 컴퓨팅 환경에서는 사용자의 데이터를 수많은 분산서버를 이용하여 데이터를 저장한다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서는 사용자의 데이터 보호를 위해 데이터를 암호화하여 저장한다. 개인이 아닌 그룹 내에서 공동으로 사용하는 시스템의 경우 그룹 내 사용자 모두 데이터를 서비스 받기 위해 공동의 그룹키를 사용하여 데이터를 암호화 하게 된다. 추후에 그룹 내의 기존 사용자가 그룹을 탈퇴할 경우 그 사용자가 접근 가능했던 데이터가 탈퇴한 그룹원에 의해 노출되게 된다. 이를 방지하기 위해 탈퇴한 멤버에 의한 데이터 유출을 막기 위해서 새로운 그룹키를 갱신하여 모든 데이터를 다시 암호화해야 한다. 하지만 이 과정에서 대용량 데이터의 암복호화 과정에서 막대한 오버헤드가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 이러한 그룹 멤버의 가입과 탈퇴에 독립적인 그룹키 관리 방식을 제안한다. 또한 분산서버로부터 데이터를 수집할 시 분산서버의 서명과 데이터의 암호화가 동시에 이루어지는 사인크립션 기법을 적용하여 보다 원활한 데이터 조각을 모을 수 있는 기법을 제안한다.
그룹 서명 기법은 익명성을 보장해주면서 그룹 구성원들로 하여금 그룹을 대표해서 서명을 할 수 있도록 하는 방법으로 분쟁이 발생하는 경우에는 지정된 그룹 관리자만이 구성원의 신원을 확인할 수 있다. 최근 수 년 동안, 그룹 서명 기법은 집중적으로 연구되어 왔으며 다양한 응용분야에 적용되고 있다. 그러나 그룹의 구성원이 소속된 그룹에서 탈퇴하기를 원하거나 불법행위 등의 이유로 그룹에서 강제 탈퇴되어야 하는 경우가 발생했을 때, 이 상황에 적합한 방법이 구체적으로 제시되어 있지 않다. [3]에서 언급한 바에 의하면 구성원 탈퇴에 따른 복잡도는 그룹 서명을 실생활에 적용하는데 있어 걸림돌이며 따라서 시급히 해결해야 할 문제이다. 이 논문에서 그룹 공개키와 서명 길이는 그룹 크기에 독립적이면서 구성원의 자유로운 탈퇴를 허용하는 효율적인 그룹 서명 기법을 제안한다. 제안한 그룹 서명 기법의 안전성은 RSA 가정에 기반하고 있다. 더 나아가 특정한 구성원이 생성한 서명을 추적해 낼 수 있는 방법도 더불어 제안한다.
Complete Subtree(CS)[1] 기법은 브로드캐스트암호화기법 중 비상태성을 만족시키는 부분집합-커버(Subset-Cover) 접근방법으로 그룹의 키의 배포 및 업데이트를 수행하는 방법이다. 브로드캐스트가 서비스 제공자로부터 단방향으로 이루어지는 비상태성 수신자를 가지는 환경에서는 키 관련 데이터 전송을 위해 저장 오버헤드와 통신 오버헤드가 발생한다. 본 논문에서는 효율적인 통신 오버헤드를 위해 새로운 탈퇴 기법인 Merged Complete Subtree(MCS) 기법을 제안한다. MCS 기법에서는 CS기법에서 키 암호화 키(Key Encryption Key)를 분배하기 위해 사용하는 부분집합의 구성을 단순 트리구조가 아닌 합집합 기반의 복합 구조를 취한다. 이 수정 사항은 늘어난 전체 부분집합과 그에 해당되는 키 암호화 키로 인해 보다 많은 저장 오버헤드를 필요로 하지만 CS 기법에서 헤더(header)를 구성하기 위한 두 부분집합을 하나의 합집합 형태로 표현 가능하게 함으로써 기존의 CS기법의 통신 오버헤드를 절반으로 감소시킨다. 제안된 기법은 전체 잠재적 사용자에 대한 탈퇴한 사용자의 비율이 커졌을 때 큰 이득을 가지며 공모를 통한 공격에 대하여 완벽한 저항성을 가진다.
공공의 서버를 통한 자료의 공유는 사용자들의 편리성을 증가시킨 반면 저장된 데이터에 대한 접근통제 문제와 신뢰할 수 없는 서버에 대한 사용자들의 프라이버시 노출 문제 등의 새로운 문제를 야기한다. 다자간 환경에서 사용자 프라이버시를 보장하면서도 사용자간의 데이터 공유를 하기 위해서 키워드 검색이 가능한 암호화 방식이 사용된다. 특히, 이런 다자간 환경에서는 탈퇴한 사용자들이 더 이상 키워드 검색이나 저장된 데이터를 접근할 수 없도록 탈퇴한 사용자에 대한 안전성을 고려해야 한다. 하지만 기존의 다자간 환경에서 제안된 키워드 검색 암호화 방식은 탈퇴한 사용자가 정당한 사용자와 서버가 통신하는 암호화 메시지를 보고서 공유 데이터를 복구할 수 있는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서 제안하는 기법은 이런 문제점들을 해결한 탈퇴한 사용자에 대한 안전성을 보장하는 키워드 검색기법이다.
모바일 클라우드 컴퓨팅 환경에서 다양한 데이터 서비스가 가능해지면서 데이터의 분산관리가 주요 이슈로 떠오르고 있다. 개인이 아닌 그룹 내에서 공동으로 사용하는 모바일 퍼블릭 클라우드의 경우 그룹 내 사용자 모두 공동의 그룹키를 사용하여 데이터를 암호화 하게 된다. 하지만 그룹 내의 기존 사용자가 그룹을 탈퇴할 경우 그 사용자가 접근 가능했던 데이터가 탈퇴한 그룹원에 의해 노출되게 된다. 이를 방지하기 위해 탈퇴한 멤버에 의한 데이터 유출을 막기 위해서 새로운 그룹키를 갱신하여 모든 데이터를 다시 암호화 해야 한다. 하지만 이 과정에서 대용량 데이터의 암복호화 과정에서 막대한 오버헤드가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 이러한 그룹 멤버의 가입과 탈퇴에 독립적인 그룹키 관리 방식을 제안한다.
본 논문은 오버레이 멀티캐스트 기반에서 유무선 서비스를 위한 적등적 키관리 기법을 제안한다. IP 멀티캐스트의 라우터 기능을 어플리케이션에서 처리하고, 적응적인 그룹관리를 위해서 유니캐스트와 멀티캐스트의 두가지 통신기법으로 그룹키를 분배한다. 또한, 안전한 그룹키 관리를 위해 멤버의 그룹 가입과 탈퇴시에 키의 갱신을 수행하며, 주기적인 메시지 교환으로 멤버의 상태를 체크하여 비정상적인 그룹탈퇴의 경우에도 동적인 키의 갱신을 통하여 forward secrecy 와 backward secrecy의 보안적 요구사항을 충족시킨다. 그룹키는 갱신된 키의 분배를 우선적으로 하였으며, 대칭키를 이용한 암호화 기법과 이전의 그룹키를 사용하는 두 가지의 기법을 적응적으로 사용하는 기법에 대해서 제안한다.
브로드캐스트 암호화 기법에는 두 가지 중요한 요구사항이 있다. 하나는 공모자 추적 가능성이며 다른 하나는 추적된 공모자의 탈퇴 가능성이다. 이 논문에서는 공모자의 권한을 박탈하는데 있어서 그 인원수가 제한되지 않는 새로운 형태의 공모자 추적 기법을 제안하고자 한다. 더불어 좀 더 효율적이고 간단한 자기 방지 기법에 대해 소개한다. 또한 제안한 암호화 기법을 변형하여 적응-선택 암호문 공격에 안전한 방법을 구현한다.
사용자 그룹 서비스는 IPTV를 비롯한 다양한 분야에 걸쳐 응용되고 있으며, 안전한 그룹 통신을 위해 그룹 키를 사용한다. 그룹 키 관리를 보다 효율적으로 하기 위해 최근 많은 연구에서 트리를 이용한 기법을 제시하였다. 트리의 루트 노드로부터 하향식 방식으로 노드 값을 구성하고, 특히 이진트리를 이용하여 그룹 멤버의 가입과 탈퇴에 따라 그룹 키를 갱신하는데 소요되는 비용을 줄였다. 대부분의 연구에서 그룹 키를 갱신하는데 필요한 메시지 전송량이 lg(N) 수준이다. 본 논문에서는 단말 노드로부터 루트 노드 방향으로 노드 값을 구성한 상향식 해시 트리를 기반으로 그룹 키를 갱신하는데 필요한 메시지 전송량이 lg(1) 수준인 기법을 제안한다. 이 기법은 가입 또는 탈퇴가 발생했을 때 즉시 키를 갱신하여 동적이고, 기존의 기법들에 비해 서비스 제공자와 네트워크 대역폭의 부담이 감소하여 효율적이다.
프락시 암호 기법은 안전한 그룹 통신에서 중간 노드 신뢰 문제를 해결하기 위한 좋은 방법을 제공한다. 기존의 연구에서 프락시 암호 기법을 이용한 방법들이 제안되었으나 이들은 멀티캐스트 데이터전송 측면에서 매우 비효율적이거나 1-affect-n 문제로 인해 확장성이 저하되는 단점을 가지고 있다. 이에 따라 이 논문에서는 그룹 가입/탈퇴 분석 모델에 기반하여 동적으로 그룹을 분할/병합함으로써 키 분배에서의 확장성과 데이터 전송에서 효율성을 같이 제공하는 새로운 프락시 암호 기반의 안전한 그룹 통신 기법을 제안한다. 제안한 방법은 인터넷이나 무선 네트워크와 같이 공개된 환경에서 가입/탈퇴가 빈번히 일어나는 대규모 가입자를 대상으로 하는 실시간 멀티미디어 방송 서비스에 적합하다.
커뮤니티 기반 유비쿼터스 네트워크 환경에서 커뮤니티 사용자는 응용 서비스 및 네트워크 서비스를 제공받기 위해 자유롭게 커뮤니티에 참여하고 탈퇴할 수 있다. 이런 서비스가 안전하게 제공되기 위해서는 그룹키가 필요하다. 커뮤니티 사용자의 참여 및 탈퇴는 그룹키의 순방향, 역방향 안정성에 영향을 주고 갱신된 그룹키는 효율적인 분배가 이루어져야 한다. 기존 그룹키 관리 기법은 사용자 수에 따라 그룹키를 교환하는데 사용되는 메시지 수가 증가하는 확장서 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 사용자 테이블을 이용하여 커뮤니티 내에 사용자 수에 영향을 받지 않는 그룹키관리 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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