이 논문에서는 사전 연산이 가능한 세션 키와 복잡한 암호 프로토콜 디자인에 도움이 될 수 있는 변형된 Diffie-Hellman 키 교환 프로토콜을 보인다. 제안된 프로토콜은 Diffie-Hellman 키 교환 프로토콜을 간결화 하였으며 본래의 프로토콜과 같은 보안성을 가진다.
3자간 키 교환 프로토콜은 신뢰할 수 있는 서버의 도움을 받아 서버와 공유한 패스워드를 사용하여 사전에 특정 정보를 공유하지 않은 사용자와의 인증된 키 교환을 수행할 수 있는 암호학적 기법이다. 사용자는 다수의 패스워드를 기억하지 않고 서버와 공유한 패스워드만 기억하면 다수의 사용자와 키 교환이 가능하다. 서버는 사용자들의 키 교환 프로토콜이 수행될 때마다 두 사용자를 인증해주기 위한 통신과 연산을 수행한다. 따라서 동시에 다수의 사용자가 키 교환 프로토콜을 수행하면 서버에 큰 부담이 된다. 본 논문에서는 3자간 키 교환 프로토콜에서 실제 키 교환 수행 시 서버가 개입하지 않음으로서 서버의 부담을 최소화하는 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜에서는 사용자의 등록 시에만 서버가 개입하고, 실제 키 교환 수행과정은 두 사용자들 사이에서만 이루어지므로 키 교환과정에서 서버는 연산이나 통신을 수행하지 않는다.
세계적으로 통용되고 있는 키 교환 프로토콜은 TLS/SSL 등의 공개된 암호 통신프로토콜인 반면에 국내 금융권에서는 공인인증과 더불어 금융권에 적합한 공개키 기반 구조(PKI: Public Key Infrastructure)를 이용한 키 교환 프로토콜을 민간 주도로 개발하여 사용하고 있다. 하지만 금융권에서 사용하고 있는 키 교환 프로토콜은 클라이언트 위장공격(client impersonation attack)과 기지 키 공격(known-key attack)에 취약하며, 전방향 안전성 (forward secrecy)을 제공하지 않는다. 특히, 암호문과 서버 측 개인키(예: RSA 개인키)만 있으면 쉽게 과거의 세션키(session-key)를 알아내 암호화된 메시지를 복호화 할 수 있기 때문에, 만약 내부 관리 등의 문제로 인해 금융보안 서버의 개인키 유출 시 막대한 개인정보와 금융정보가 노출될 우려가 있다. 본 논문에서는 금융권에 사용 중인 암호 통신 프로토콜의 취약점을 분석하고, 국내 환경에 적합하도록 프로토콜 교체 비용을 최소화하면서 클라이언트 위장 공격과 세션키 노출 및 개인키 유출 사고에도 안전한 두 개의 키 교환 프로토콜을 제안한다. 또한 제안하는 두 번째 프로토콜이 HDH(Hash Diffie-Hellman) 문제가 어렵다는 가정 하에 증명 가능한 전방향 안전성을 제공함을 보인다.
본 논문에서는 기존의 암호화 방법보다 안전한 키를 생성하는 해쉬체인 알고리즘을 제안하며, 해쉬체인 알고리즘 기법을 통해 생성한 각각의 키를 각각의 블록에 적용한 암호화 방법을 사용하여 기존의 시스템보다 보안성이 높은 암호화 방법을 제안한다. 또한 사용자 인증기법을 통해 사용자를 유/무선으로 인증한 후, 키 분할 기법을 이용하여 분할된 키를 안전하게 전송하는 방법과 클라이언트에 키가 유출되어도 완전한 키를 얻지 못하도록 하는 세션키 분할 기법을 제안한다. 제안한 시스템을 설계하고 구현한 후 성능 평가를 위해 다양한 크기의 디지털콘텐츠 파일을 이용하여 실험을 수행하였으며, 제안한 시스템이 기존 시스템에 비해 안전한 키 전송을 할 수 있었고, 키 유출에도 전체 데이터를 복호화 할 수 없도록 암호화 하였다. 또한 클라이언트 시스템에서 비디오 데이터 파일 재생 시 암호화 복호화 시간은 기존 방법과 유사함을 확인하였다.
Secure channels, indispensable to many applications, can be established by using an authenticated key exchange (AKE) protocol where the involving parties authenticate one another and then share authenticated session keys over insecure networks. In this paper, we introduce a new type of AKE protocols that are especially designed to minimize the damages caused by leakages of stored secrets. Such protocols are called Leakage-Resilient AKE (LR-AKE) protocols, whose motivation, design principles, several constructions, security analysis and applications are explained in detail.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제5권3호
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pp.607-625
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2011
Two-party key exchange protocol is a mechanism in which two parties communicate with each other over an insecure channel and output the same session key. A key exchange protocol that is secure against an active adversary who can control and modify the exchanged messages is called authenticated key exchange (AKE) protocol. LaMacchia, Lauter and Mityagin presented a strong security definition for public key infrastructure (PKI) based two-pass protocol, which we call the extended Canetti-Krawczyk (eCK) security model, and some researchers have provided eCK-secure AKE protocols in recent years. However, almost all protocols are provably secure in the random oracle model or rely on a special implementation technique so-called the NAXOS trick. In this paper, we present a PKI-based two-pass AKE protocol that is secure in the eCK security model. The security of the proposed protocol is proven without random oracles (under three assumptions), and does not rely on implementation techniques such as the NAXOS trick.
현재 M2M 환경은 다양한 서비스가 기관 및 기업이나 일상생활로 확대되면서 관련 기술의 보안 취약성 발생 가능성이 이슈화되고 있다. 본 논문은 이러한 보안 취약성 문제를 해결하기 위해 M2M 환경의 디바이스 키 보호를 위한 암호 알고리즘 응용 기법을 제안한다. 제안 기법은 타원곡선 암호 기반으로 초기 키 교환과 서명 교환을 통해 보안 세션을 생성하였고, 화이트박스 암호는 보안 세션 키를 이용하여 화이트박스 테이블을 생성하는 암호화에 응용하였다. 암호 알고리즘 적용 결과, 타원곡선 암호는 통신 세션에 대한 경량 화된 상호인증, 세션 키 보호를 제공하고, 화이트 박스 암호는 기존 암호 알고리즘과는 다른 방식으로 암호화에 사용되는 세션 키 보호를 보장하였다. 제안하는 프로토콜은 데이터변조 및 노출, 중간자 공격, 데이터 위조 및 변조 공격에 대해 안전한 장점이 있다.
IEEE 802 3ah에서 표준화가 진행되고 있는 EPON은 하나의 OLT와 다수의 ONU가 수동소자에 의해 트리 구조로 연결되므로 도청, 위장, 가용성 등의 보안 위협을 포함한다 본 논문에서는 EPON에서 보안 위협으로부터 망을 보호하고 안전한 데이터 전송을 보장하기 위해 MAC 계층에서 인증 및 비밀성 서비스를 제공하는 보안 프로토콜을 설계하였다. 설계된 보안 프로토콜은 효율적인 키관리를 위하여 공개키 기반 인증 및 키관리 프로토콜을 이용하며, 비밀성 서비스를 위하여 최근 표준화된 AES의 Rijndael 알고리즘을 채택하였다. 제안된 인증 및 키관리 프로토콜은 인증과 공개키 교환을 동시에 수행하며, 공개 난수를 전송하여 공통의 암호키를 생성하는 안전한 프로토콜이다. 키관리의 구현을 위하여 인증 및 공개키 교환 절차, 세션키 변경 절차, 키복구 절차 등을 제안하였다. 제안된 프로토콜을 검증하기 위하여 알려진 세션키, 전향적 비밀성, 미지키 공유, 키손상 위장 등의 안전성을 분석하였다.
본 논문은 Ad-hoc 네트워크의 무선 보안의 취약성과 현재 활용되고 있는 인증기법을 분석하여, Ad-hoc 기반 강력한 인증을 위해 검증자를 이용한 인증기법을 제안한다. 제안기법은 라우팅, 등록, 실행 단계로 구성하며, 라우팅 단계에서는 AODV 프로토콜을 이용하였다. 등록 및 실행 단계에서는 적법한 소스노드 인증을 위해 원타임 패스워드 S/key와 패스워드 기반 DH-EKE를 적용하였다. 제안 인증 기법의 안전한 패킷 데이터 전송과 데이터 암호화를 위한 세션키 설정시 H(pwd) 검증자로 암호화 하여 키교환을 수행하고, 원타임 패스워드는 소스노드의 패스워드 소유 검증과 효율성 향상을 위해 사용한다. EKE는 식별자를 해쉬함수에 모듈라 지수승 하는 DH-EKE 방식을 이용하여 단대단 세션키를 설정하고 키교환 단계에서는 H(pwd) 검증자로 암호화 함으로써 안전한 세션키 교환을 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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