1984년 A.Shamir에 의해 처음 소개된 ID 기반 공개키 암호시스템은 ID나 메일, 주소, 소속 등 유일하게 특정할 수 있는 것을 사용자의 공개키로 사용함으로써 송신자의 공개키에 대한 정당성 확인 과정을 필요 없게 하는 방식으로 전자서명에 적용되어 다양한 방식으로 제안되었다. 하지만 ID 기반 그룹 서명에서는 그룹 관리자만이 사용자의 서명키를 생성하기 때문에 그룹 내 사용자로 위장이 가능한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 ID기반 서명에서의 문제점인 키 위탁 문제를 해결할 수 있고, 그룹 관리자만이 부담하고 있는 그룹 구성원들의 개인 서명키 생성 및 사용자 식별 연산을 소그룹 관리자를 이용하여 연산량을 분산시킬 수 있는 그룹 서명 방식을 제안한다.
Al-Riyami 와 Paterson$^{[1]}$ 은 Certificateless 공개키 시스템이라 부르는 새로운 공개키 패러다임을 제안하였다. 이 시스템은 공개키 암호기법과 ID-기반 암호기법 각각의 장점을 가지고 있다. 즉, 기존의 공개키 기반 구조상의 인증서를 필요로 하지 않으면서도 ID기반 암호 시스템의 본질적 성질인 키위탁(key escrow) 관련 파생문제를 가지지 않는다. 본 논문에서 우리는 양방향 사용자 인증을 만족하는 인증서를 사용하지 않는 효율적 암호 스킴을 제안한다. 제안하는 스킴의 안전성은 computational Diffie-Hellman 문제(CDHP)와 bilinear Diffie-Hellman 문제(BDHP)의 어려움에 기반한다. 기밀성과 위조 불가능성을 위한 안전성을 증명하기 위하여 모델을 설정하고 제안된 스킴이 랜덤한 오라클(random oracle) 모델에서 안전함을 증명한다.
무인증서 공개키 암호(Certificateless Public Key Encryption scheme)는 사용자 ID를 공개키로 사용함으로써 공개키 암호 시스템의 인증서 관리 문제를 해결하고 ID기반 암호 기법의 키 위탁(key escrow) 문제를 해결할 수 있는 기술이다. 이에 대한 연구가 활발히 진행되었음에도 불구하고, 기존의 여러 무인증서 암호 기법들은 사용자가 선택한 비밀값과 복호화 키 노출 공격에 대한 안전성을 고려하지 않고 설계되었다. 비밀값과 복호화 키 노출 공격이란 한 번이라도 공개키가 교체된 이후 이전에 사용했던 비밀값과 복호화 키가 노출된다면 그로부터 ID에 대응하는 부분 개인키를 획득해 현재의 정당한 복호화 키를 연산할 수 있는 공격이다. 본 논문에서는 키 노출 공격에 대해 안전한 새로운 안전성 모델을 제안하고, 해당 안전성 모델에서 기존의 무인증서 공개키 암호 기법들이 안전하지 않음을 보인다. 또한, 제안한 모델에서 안전한 새로운 무인증서 공개키 암호 기법을 제시하고, DBDH(Decision Bilinear Diffie-Hellman) 가정을 기반으로 안전성을 증명한다.
2001년 Boneh와 Franklin이 제안한 ID 기반 암호는 기존 공개키 기반 구조(PKI)와 달리 사용자의 ID를 공개키로 사용하기 때문에 공개키 검증을 위한 인증서가 필요하지 않다. 하지만 ID 기반 암호는 키 생성 기관(PKG)이 사용자의 비밀키를 직접 발급하기 때문에 키 위탁 문제가 발생한다. 또한, 한 번 발급받은 비밀키는 유효성이 지속되기 때문에 키 유출 등으로 인한 비밀키 폐기를 효율적으로 진행하기 어려운 문제가 있다. 본 논문에서는 키 위탁 문제를 완화하는 책임 기관 ID 기반 암호(A-IBE)와 사용자 폐기를 지원하는 ID 기반 암호(RIBE)를 기반으로 두 가지 문제를 모두 해결하는 사용자 폐기를 지원하는 책임 기관 ID 기반 암호(A-RIBE)를 제안한다. 또한 A-RIBE에 적합한 안전성 모델을 새롭게 정의하고, 기반하는 A-IBE와 RIBE에 따른 A-RIBE의 설계원리와 그 장 단점을 분석한다.
최근 분산 시스템이나 협업 시스템을 위한 피어 투 피어(Peer-to-Peer) 네트워크에 대한 연구가 진행되고 있으며 암호학 분야에서는 pairing을 이용한 ID 기반의 공개키 암호 기법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 동적 피어 그룹(Dynamic Peer Group, DPG) 멤버간의 안전한 그룹통신을 위한 ID 기반의 그룹키 관리 기법을 제안한다. 각 멤버들은 Private Key Generator(PKG)로부터 자신의 ID에 대한 공개키/개인키쌍을 발급 받으나, 그룹키를 관리하기 위한 중앙 관리개체를 이용하지 않고 멤버들간의 협력(collaboration)을 통해 자발적으로 그룹키를 관리함으로써 중앙 관리개체의 오류에 대한 문제(single-point of failure)를 예방할 수 있다. 그리고 동적 피어 그룹의 성질을 고려하여 멤버의 참여와 탈퇴에 대한 그룹키의 비밀성을 제공한다.
사용자 신원 정보를 공개키 값으로 이용하는 방법은 1985년 Shamir가 처음 개념을 소개한 이후, 공개키 기반 암호 시스템에서 사용자 공개 키 인증의 어려움을 해결할 수 있는 효과적인 방안 중 하나로 간주되고 있다. 특히, Dan Boneh가 Weil Paring을 이용한 새로운 기법을 소개한 후, 그 연구가 더욱 활발히 진행되어지고 있으며, 신원 정보 기반의 공개키 암호 시스템을 그룹 서명이나 Conference Key Distribution등 기존의 다양한 응용 기법에 적용하려는 시도가 계속되고 있다. 본 논문에서는 최근 Shundong Xia 등이 [1]에서 제안한 신원 정보를 이용한 그룹 서명 알고리즘의 취약점을 분석하고, 그 원인과 보완책을 제시한다.
동적 임계 공개키 암호 시스템(dynamic threshold public-key encryption)이란 시스템을 구축하는 과정에서 전체 사용자들의 집합과 인증된 수신자 집합의 크기, 임계치를 고정값으로 설정하지 않고 유연하게 변경될 수 있는 기능을 제공하는 임계 암호 시스템을 말한다. 이와 관련하여 신원정보를 공개키로 사용하는 ID기반 암호 시스템(identity-based encryption)과 동적 임계 공개키 시스템을 결합하여 ID기반 동적 임계 암호 시스템(identity-based dynamic threshold encryption)을 설계하려는 연구가 이뤄지고 있으며, 최근 2011년 Xing과 Xu은 동적 기능을 제공하는 ID기반 임계 암호기법을 제안하였다. 본 논문에서는 Xing과 Xu가 제안한 ID기반 동적 임계 암호 시스템을 분석하고 구조적으로 문제점이 있음을 보인다. 또한 겹선형 함수를 이용한 ID기반 암호 시스템을 ID기반 동적 임계 암호 시스템으로 변환하는 방법(conversion method)를 제안한다. 마지막으로, 변환하여 설계한 기법이 완전한 풀 모델(full model)로 선택된 평문 공격(chosen plaintext attack)환경에서 안전함을 증명한다.
인터넷을 통한 상거래가 21세기에 중요한 상거래 수단이 될 전망이다. 인터넷 상거래 시스템은 공개키 암호시스템에 바탕을 두고 실현되고 있다. 공개키 암호 시스템의 폭넓은 사용은 사용자 공개키가 신뢰성이 있어야 안전성을 보장받을 수 있다. 공개키 기반 구조는 이를 위하여 구축되어야 한다. 따라서 안전하고 신뢰성 있게 공개키를 관리하고 공표하기 위한 공개키 기반 구조는 인터넷전자상거래 시스템뿐만 아니라 정부 기간 통신망에서도 매우 중요한 역할을 수행할 것이다. 공개키 기반 구조는 기본적으로 공개키를 CA의 서명용 비밀키로 서명한 공개키 인즌서를 활용한다. 본 고에서는 공개키 기반 구조를 정의하고, 공개키 기반 구조에서 사용될 보안 알고리듬을 살펴보며, X.509 인증서 구조와 종류, 보안 알고리듬 및 보안 정책을 식별하기위한 OID(Object ID) 와 통신 개체를 확인하기 위한 X.500 DN(Distinguished Name)를 정의하고, 믿음의 연결 고리인 인증경로, 인증 경로의 검증 방안, 새로운 요구사항인 인증 경로의 제한, 인증서 발행 및 발급을 위한 인증서 정책, 그리고 인증서 관리 방법 등을 인터넷 공개키 구조인 PKIX문서를 중심으로 기술한다. 또한 공개키 기반 구조를 위한 규격을 제시한다.
모바일 클라우드 컴퓨팅 시스템은 일반적으로 데이터 보호와 상호 인증을 위하여 공개키 암호화 기법을 사용하고 있는데 최근 전통적인 공개키 암호화 기술의 변형인 ID-기반 암호화(IBC)가 주목받고 있다. IBC의 증명서-무통제 접근은 클라우드 환경의 동적인 성격에 더 적합하지만, 모바일 장치에 대하여 처리 오버헤드를 최소화하는 보안 프레임워크가 필요하다. 본 논문에서는 모바일 클라우드 컴퓨팅에서의 계층적 ID-기반 암호화(HIBE)의 사용을 제안한다. HIBE는 사용자 인증과 개인키 생성 등의 권한을 위임하여 최상위 공개키 생성기의 업무량을 감소시킬 수 있으므로 모바일 네트워크에 적합하다. 모바일 클라우드 시스템에서 ID-기반 인증과 ID-기반 신분확인 기법을 제안하고, 또한 안전한 데이터처리를 위한 ID-기반 인증 스킴에 대하여 기술하였다. 제안된 스킴은 단방향 해쉬 함수와 XOR 연산으로 설계하여 모바일 사용자를 위한 저 계산 비용을 갖는다.
본 논문에서는 기존에 제안된 이동통신용 키분배 방식의 문제점을 분석하고, Girault가 제안한 자체인증 공개키(Self-certified public keys) 개념을 이용한, 인증자에 기반을 둔(Certification-based) 방식이 아닌 개인식별정보에 기반을 둔(Identity-based) 방식이면서도 사용자가 자신의 비밀키를 선택할수 있는, 이동 퉁신망에 적용가능한 "역설적인" ID-based 키분배 방식을 제안한다. 제안한 방식의 안전성은 고차 잉여류 문제(${\gamma}$$^{th}$ -residuosity problem)와 이산대수(discrete logarithm) 문제에 근거한다. 문제에 근거한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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