최근 RFID/USN 환경에서 정보보호는 네트워크 보안 및 RFID 정보보호 기술로 구분될 수 있다. 특히, 저가의 RFID 시스템에 개인 프라이버시 보호를 위한 인증 프로토콜 설계가 활발히 연구되고 있다. 그러나, 저가의 RFID 태그의 생산과 사용자 프라이버시 보호를 위한 안전한 인증 프로토콜의 개발은 미흡한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 기존의 인증 프로토콜보다 RFID 태그에서 계산량을 감소시키고 통신 오버헤드를 감소시키므로 개인 프라이버시 보호를 위한 효율적인 행렬기반 RFID 인증 프로토콜을 제안하였다.
리더 프로토콜은 RFID 리더와 호스트 사이의 명령 수행/응답 및 태그 정보 교환을 담당하는 인터페이스이며, 관련된 표준들로 EPCglobal Low Level Reader Protocol(LLRP) 1.0.1, EPCglobal Reader Protocol(RP) 1.1 그리고 ISO/IEC 15961,15962 등이 있다. 하지만 현재 리더 프로토콜 표준들은 수동형 RFID 시스템에 초점을 두고 있어 능동형 RFID 시스템에서는 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 EPCglobal LLRP 1.0.1을 기본으로 EPCglobal RP 1.1의 smoothing/filtering 기능을 추가하여 능동형 RFID 시스템에 효율적인 리더 프로토콜을 구현하였다. 구현한 리더 프로토콜은 RF 트랜시버와 RFID 리더와 태그 간의 Air interface 파라미터를 직접 설정 할 수 있다. 그리고 filtering 기능을 이용 리더와 호스트 간의 데이터 전송량을 줄이고, smoothing 기능을 이용 태그 수집 시 태그 수집성능 향상을 기대할 수 있으며, ISO/IEC 15961,15962 표준에 따른 태그 메모리 데이터 변경시 발생하는 비효율성을 제거 하였다. 또한, 하나의 리더와 45개의 태그를 사용하여 구현한 리더 프로토콜을 실제 능동형 RFID 시스템에 적용하여 성능을 평가 하였다.
본 논문에서는 일 방향 해쉬 함수 기반의 저 비용 상호 인증 RFID 프로토콜(OHLCAP) 기반의 안전하고 효율적인 수동형 RFID 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜의 기반이 되는 OHLCAP 프로토콜과 지금까지 알려진 OHLCAP의 보안 취약성을 소개하고 분석을 통해 취약성을 제거할 수 있는 방안을 제시한다. 이를 기반으로 제안하는 수동형 RFID 프로토콜을 제안하며, 프로토콜의 계산적 성능과 보안성을 증명한다. 본 논문에서 제안한 프로토콜은 도청 공격, 리더 또는 태그의 위장 공격, 비동기화 공격, 재전송 공격에 안전하며, 태그 추적이 불가능하고 전 방향 안전성 특성을 가진다.
최근 Ko-Kim-Kwon은 기존에 제안된 Henrici-Muller의 해쉬기반 RFID 인증 프로토콜이 위치트래킹 공격, 스푸핑 공격, 서비스 거부 공격 등에 안전하지 않음을 보였으며, 이러한 문제점을 해결한 새로운 RFID 인증 프로토콜(3K-RFID)을 제안하였다. 하지만, 본 논문에서는 3K-RFID 인증 프로토콜이 여전히 스푸핑 공격과 서비스 거부 공격에 취약할 뿐만 아니라 전방향 보안성을 제공하지 않음을 증명하며, 이들 문제점들을 해결한 개선된 안전한 13K-RFID 인증 프로토콜을 제안한다.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제1권1호
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pp.65-71
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2012
Mobile RFID is a new application that uses a mobile phone as an RFID reader with wireless technology and provides a new valuable service to users by integrating RFID and ubiquitous sensor network infrastructures with mobile communication and wireless Internet. Whereas the mobile RFID system has many advantages, privacy violation problems on the reader side are very concerning to individuals and researchers. Unlike in regular RFID environments, where the communication channel between the server and reader is assumed to be secure, the communication channel between the backend server and the RFID reader in the mobile RFID system is not assumed to be safe. Therefore it has become necessary to devise a new communication protocol that secures the privacy of mobile RFID-enabled devices. Recently, Lo et al. proposed a mutual key agreement protocol that secures the authenticity and privacy of engaged mobile RFID readers by constructing a secure session key between the reader and server. However, this paper shows that this protocol does not meet all of the necessary security requirements. Therefore we developed an enhanced mutual key agreement protocol for mobile RFID-enabled devices that alleviates these concerns. We further show that our protocol can enhance data security and provide privacy protection for the reader in an unsecured mobile RFID environment, even in the presence of an active adversary.
2006년에 Lee와 Ahn은 기존의 HB와 $HB^+$ RFID 인증 프로토콜들이 가지는 보안취약점들을 해결한 행렬기반의 RFID 인증 프로토콜을 제안하였다. 그들이 제안한 프로토콜은 RFID 태그측의 계산량을 감소시켜줄 뿐만 아니라, 통신 오버헤드를 줄여주며, 사용자 프라이버시 보호 등의 장점을 제공한다. 하지만, 본 논문에서는 먼저 Lee와 Ahn이 제안한 프로토콜이 그들의 주장과는 달리 RFID 리더를 태그가 인증을 하지 않는 상호인증 문제로 인하여 다양한 공격들에 취약함을 지적하고, 이러한 문제점들을 해결한 상호인증을 제공하는 개선된 행렬기반 RFID 인증 프로토콜을 제안한다. 결론적으로 제안한 RFID 인증 프로토콜은 Lee와 Ahn의 프로토콜과 비교하여 강한 보안성을 제공할 뿐만 아니라, 통신 라운드 수 또한 줄여주었기 때문에 높은 효율성을 보장할 수 있다.
RFID 리더에서의 효율적인 필터링은 RFID 시스템의 성능에 있어 중요한 요소이다. RFID 기술 사용이 보편화되면 태그 및 리더의 수가 크게 늘고 리더가 필터링 없이 수집한 태그 정보 모두를 그대로 RFID 응용 시스템으로 전달할 경우 통신망 및 응용 시스템에 부하를 증가시켜 성능에 악영향을 미치기 때문이다. 본 논문은 RFID 무선 프로토콜 구간 필터링과 무선 인식 후 필터링이라는 단계적인 필터링 기능 조합으로 효과적으로 필터링을 수행하는 방법을 제안한다. 특히 계산 기하학을 활용하여 무선 프로토콜 구간의 필터링을 효율적으로 수행할 수 있는 구체적 방법론을 제시하였다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방법의 성능을 검증하였는데 무선 프로토콜 구간의 필터링 없이 수행한 순차적인 필터링에 비해 성능이 50% 정도 개선됨을 확인하였다.
RFID 시스템에서 중계 공격에 저항하기 위해 리더와 태그 간의 시도와 응답에 소요된 1비트의 왕복 여행시간 측정을 이용한 거리 한정 프로토콜이 주로 사용된다. 이러한 프로토콜에서 1비트 시도와 응답에 대한 중계 공격의 성공확률을 줄일 수 있으면 효율적인 거리 한정 프로토콜을 만들 수 있다. 본 논문에서는 Hancke와 Khun이 제안한 1비트 시도와 응답 기반의 RFID 거리 한정 프로토콜을 2비트 시도와 응답 기반으로 수정한 효율적인 RFID 거리 한정 프로토콜을 제안한다. n번의 시도와 응답에 대한 중계 공격의 성공확률이 제안된 프로토콜에서는 (7/16)n으로 (3/4)n인 Hancke와 Khun의 프로토콜보다 훨씬 낮다.
본 논문에서는 EPCglobal RFID 시스템에서 Key server를 사용하는 인증 프로토콜을 제안한다. 제안하는 인증 프로토콜은 RFID 시스템에서 발생할 수 있는 보안적 문제점들과 DoS공격에 대처하기 위하여 Key sewer를 사용하고, 구현의 용이함을 위하여 추가적인 hash함수 등의 구현 없이 EPCgloal class 1 gen 2 프로토콜에서 제공하는 함수를 이용한다. 본 논문에서는 성능 분석을 위하여 GNY 분석과 Security 분석을 수행하였다. 우선 GNY 분석을 통하여 프로토콜의 신뢰성을 증명하였으며, Security 분석을 통하여 제안하는 인증 프로토콜이 DoS공격을 포함한 다양한 공격에 안전하다는 것을 보였다. 이러한 성능 분석 결과, 제안하는 인증 프로토콜은 안전한 RFID 시스템을 제공한다는 것을 입증할 수 있었다.
RFID 시스템에서 태그 수집은 가장 중요한 기능이다. 태그들은 리더의 수집 명령에 따라서 동일한 채널에서 응답하게 되며, 2개 이상의 태그가 동시에 응답할 때 RFID 시스템에서 태그 충돌이 발생한다. 태그 충돌은 RFID 시스템에서 성능을 저하 시키는 중요한 요소이다. 능동형 RFID 시스템에서는 태그 충돌을 해결하기 위하여 프레임 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 널리 사용하고 있다. 많은 연구에서 프레임 슬롯 ALOHA 방식의 최대 시스템 효율은 36.8%임을 나타내고 있다. 본 논문에서는 기존의 프레임슬롯 알로하 보다 개선된 태그 수집성능 위해 RFID 시스템에 정합하는 efficient slotted CSMA/CA를 제안한다. IEEE 802.15.4 저 전력 센서 네트워크에서 널리 사용 중인 slotted CSMA/CA를 RFID 시스템에 적용하기 위한 프레임 구조를 제시하며, 주변의 태그 개수에 따라 유동적 프레임 사이즈 조절을 통한 수집성능을 향상한다. 실제 433MHz 능동형 RFID 리더와 태그 40대에서 실험을 통하여 제안한 slotted CSMA/CA가 프레임 슬롯 ALOHA 방식보다 태그 수집시간, 수집라운드 및 충돌 횟수에서 각각 18%, 37.4%, 77.8%의 성능향상을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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