애플사는 장비 간 간편한 파일 송수신을 위해 자체적인 프로토콜인 Bonjour 프로토콜을 제공한다. 대표 서비스로는 Airdrop이 있으며, 애플사의 데스크탑, 노트북, 스마트폰 간에 간편한 데이터 송수신 프로토콜로 널리 사용되고 있다. 하지만, 2016년 해킹 보안 컨퍼런스인 Black Hat에서 Bonjour 프로토콜 취약점을 통해 중간자 공격이 가능함을 보였다. 본 논문은 장비 간 안전한 파일 송수신을 위해 Bonjour 프로토콜의 알려진 취약점을 설명하고, Bonjour 프로토콜의 안전성을 높이기 위해 ECDH(Elliptic Curve Diffie-Hellman) 기반 인증 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜을 상세한 동작 프로시저와 함께 설명하며, 중간자 공격과 신분위장 공격 가능성을 줄일 수 있음을 증명한다.
본 논문에서는 기존에 제안된 패스워드 기반의 프로토콜 중 공개키 기반의 프로토콜을 분석하고, 사용자의 서명을 이용한 패스워드 기반의 상호인증 및 세션키 교환 프로토콜인 AKE-ECC를 제안하였다. 제안 프로토콜 AKE-ECC는 사용자와 서버에서 타원곡선의 점의 곱셈 회수가 각각 2회가 실행되며, 서명생성과 인증을 위한 키 쌍(공개키, 비밀키) 생성과 세션키 생성에서 기존의 프로토콜과 달리 키 교환 알고리즘(ECDH)을 이용하여 생성하였다. 또한, 패스워드 기반 프로토콜의 취약점인 dictionary attack 등 알려진 여러 공격으로부터 안전하며, 제안 프로토콜의 안전성은 ECDH, ECDLP를 기반으로 한다.
3G 이동 통신 기술 중 하나인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서는 무선 구간의 안전한 통신을 위해 UMTS AKA(Authentication and Key Agreement) 프로토콜을 사용한다. 그러나 이 프로토콜은 SN(Serving Network)과 HN(Home Network)의 네트워크 대역폭 소모 문제, SQN(SeQuence Number) 동기화 문제 등 여러 가지 문제점이 제기되었다. 본 논문에서는 UMTS AKA 프로토콜의 문제점을 개선한 새로운 타원곡선 기반 UMTS AKA 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)의 노출로 인한 문제점으로부터 프라이버시 보호를 강화하고, ECDH(Elliptic Curve Diffie Hellman) 기법을 통해 완전한 전방향 안전성을 제공한다.
VANET은 다수의 차량노드들이 무선통신 기술을 이용하여 차량노드간 통신 및 차량과 RSU 사이의 통신을 제공하는 네트워크 환경으로써, 사람의 안전과 생명을 보호 하는 중요한 역할을 한다. 때문에 보안은 충분히 고려되어야 하며, 차량간 교환되는 메시지는 인증이 매우 중요하다. 최근 Zhang등은 RAISE를 통해 VANET에서 메시지를 교환하는 방법으로 Diffie-Hellman 키 교환 프로토콜을 사용하는 제안하였으나 이는 여러 공격에 취약한 문제점이 있다. 본 논문에서는 ECDH 키 교환 프로토콜을 사용하여 대칭키를 수립하는 기법을 제안하고 비교분석을 통해 안전성과 키 생성과 교환에 걸리는 시간 단축을 확인한다.
빠르게 성장하고 있는 IoT 시장은 일반 가정에서뿐만 아니라 스마트홈이나 스마트시티까지 확대되고 있다. IoT에서 사용하는 주요 프로토콜 중 ZigBee는 스마트홈의 도어락 시장에서 90% 이상 차지하고 있고 소형화된 센서 디바이스에서 주로 사용하고 있어 프로토콜의 안전성이 매우 중요하다. 하지만, ZigBee를 사용하는 디바이스가 네트워크에 연결되는 인증과정에서 고정된 키를 사용하고 있어 전방향 안전성을 만족하지 못하고 있고, 최근에 개발한 ZigBee 3.0에서도 해결되지 못하였다. 본 논문에서는 ZigBee 인증 프로토콜에 전방향 안전성을 제공함과 동시에 기존 프로토콜에서도 빠르게 적용할 수 있는 설계방법을 제안한다. 제안하는 개선된 ZigBee 인증 프로토콜은 IoT에서 연산량이 적고 전방향 안전성을 제공하는 ECDH를 적용하기 위해 최근 개발된 OWE 프로토콜을 분석 및 적용하였다. 이를 바탕으로 ZigBee 인증 프로토콜의 안전성을 제공하며, 별도의 인증서나 패스워드 입력이 필요하지 않아 사용자의 편의성 또한 제공할 수 있을 것으로 본다.
개인 정보 유출로 인한 피해사례가 늘어나면서 사용자 프라이버시 침해에 대한 인식이 높아지고 있다. 그러나 기존의 DRM 시스템은 사용자의 프라이버시 보호가 저작권을 보호하는데 직접적으로 필요하지 않다는 이유로 사용자의 프라이버시 보호에 대해 고려하지 않았다. 본 논문에서는 DRM에서 사용자 프라이버시 보호 측면이 강조된 라이센스 관리 프로토콜을 제안한다. 제안한 프로토콜은 사용자 식별 정보의 노출을 보호하기 위해 임시 ID와 token을 사용함으로 익명성을 보장하고 ECDH 세션키와 공개키 암호 시스템을 이용하여 메시지를 암호화함으로써 사용자 정보의 유출을 방지하여 사용자의 프라이버시를 보호한다.
USN(Ubiquitous Sensor Network) 환경에서 센싱(sensing)된 데이터는 개인의 프라이버시 및 기업의 비밀 정보와 관련되어 있지만 일반 네트워크에 비해 보안에 취약한 특성을 가지고 있다. 즉, USN은 센서 정보의 도청, 비정상적인 패킷의 유통, 메시지의 재사용, 데이터 위변조 공격, 서비스 거부 공격 등에 쉽게 노출되는 취약점을 가지고 있다. 따라서 USN 환경에서 센서 노드들의 사이의 안전한 통신을 위해서는 반드시 키가 필요하다. 본 논문에서는 센서 네트워크의 특성을 고려한 ECDH 알고리즘을 이용하여 클러스터 기반 키 분배 프로토콜인 KDPC(Key Distributed Protocol based on Cluster)을 설계한다. 그 결과, 데이터 위변조 공격을 탐지하고, 센싱된 데이터의 노출을 방지함으로써 안전한 USN 환경을 제공할 수 있다.
키 교환 방식은 안전한 암호 통신을 위하여 매우 중요하다. 키 교환 프로토콜은 안전성, 키확신, 키신선도 등의 요구사항을 만족해야 한다. 본 논문에서는 국내 광대역 위성 액세스망(BSAN : Broadband Satellite Access Network)의 보안 프로토콜과 규격을 설정하기 위하여 ETSI(European Telecommunications Standards Institute) 표준안의 내용을 분석하고 RCST(Return Channel Satellite Terminal)와 NCC(network Control Centre)간에 인증 및 키 관리 기능을 위하여 요구되는 주요 핵심 보안 메커니즘에 대하여 분석한다. 이를 바탕으로 국내 광대역 위성 액세스 망에 적용 가능한 보안 기능을 위한 가이드라인을 제시하며, 이를 위한 여러 가지 보안 알고리즘들의 규격을 제시한다. 또한 기존의 ETSI 표준안의 키 교환 방식이 중간자 공격에 취약하고, 키의 신선도와 확신성을 제공하지 않음을 알았다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고 키의 신선도와 확신성을 갖으면서 계산적 복잡도와 교환되는 데이터 량을 감소시키기 위한 네 가지 키 교환 프로토콜을 제안하고, 제안된 프로토콜의 안전성을 분석하며, 각 제안방식들의 특성을 비교 분석한다. 특히 이러한 특성을 갖는 DH 알고리즘, MTI(Matsumoto, Takashima, Imai), ECDH(Elliptic Curve Diffie-Hellman) 기반의 여러 가지 키 교환 프로토콜들을 제안한다.
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)는 IP 주소 관리의 효율성과 편의를 위한 프로토콜이다. DHCP는 네트워크 내 개별 호스트에게 TCP/IP 통신을 실행하기 위해 필요한 IP 주소 및 구성 정보를 자동적으로 할당해준다. 하지만 기존의 DHCP는 서버와 클라이언트 간 상호 인증 체계가 없기 때문에 DHCP spoofing, release 공격과 같은 네트워크 공격에 취약하다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 다음과 같은 기능을 지원하는 DHCP 프로토콜을 설계하였다. 먼저, ECDH(Elliptic Curve Diffie-Hellman)를 이용하여 세션 키를 생성하고 ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)를 사용하여 전자서명을 함으로써 서버와 클라이언트 간 상호 인증을 수행한다. 그리고 메시지에 HMAC(Hash-based Message Authentication Code)을 추가하여 메시지의 무결성을 보장한다. 또한 Nonce를 사용하여 재전송공격을 방지한다. 결과적으로 수신자는 인증되지 않은 호스트로부터 수신한 메시지를 폐기함으로써 네트워크 공격을 막을 수 있다.
본 논문에서는 멀티캐스트 CoAP 보안 키 설정 기법을 제안한다. 멀티캐스트 CoAP에서 CoAP 클라이언트가 송신한 CoAP Request 메시지는 멀티캐스트로 CoAP 서버 그룹에게 전송되지만, 각각의 CoAP 서버가 송신한 CoAP Response 메시지는 유니캐스트로 클라이언트에게 전송된다. 따라서 CoAP Request 메시지는 그룹키로, 각각의 CoAP Response 메시지는 CoAP 서버와 CoAP 클라이언트 간의 개별키(유니캐스트 키)로 보호된다. 제안하는 프로토콜은 클라이언트와 서버가 최초 CoAP 메시지 교환 과정에서 ECDH를 이용하여 그룹키와 개별키를 설정하는 것이다. 제안 프로토콜은 DTLS Handshake를 대체할 수 있어 통신효율이 높고 확장성이 있으며, 개별키를 설정하기 때문에 종단간 보안을 지원할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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