본 논문에서는 두 사용자들 사이에 패스워드를 공유하고 있지 않은 환경에서 세션 키(session key)를 공유할 수 있는 패스워드 기반 키 교환 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜에서 두 사용자들은 서버에 자신의 패스워드를 등록한 후, 서버의 도움을 밭아 동일한 세션 키를 공유하게 된다. 제안 프로토콜은 랜덤오라클(random oracle)을 사용하지 않고 전방향 안전성(forward secrecy)을 만족하는 프로토콜로써, 기존 랜덤오라클을 사용하는 프로토콜과 비교했을 때 효율성 면에서 큰 차이가 없다. 제안 프로토콜에서는 인간이 기억하기 쉬운 패스워드만을 사용하고 프로토콜을 수행하는데 필요한 다른 모든 정보는 공개된 정보이다.
현재 금융거래 서비스에서 보편적으로 사용하는 RSA와 ECC 같은 공개키 암호 알고리즘은 양자 컴퓨터가 실현되면 더 이상 안전성을 보장할 수 없으므로 기존 레거시 알고리즘을 양자내성암호로 전환해야 한다. 하지만 다양한 서비스에 사용 중인 알고리즘을 교체하는 데에는 상당한 시간이 소요될 것으로 예상된다. 다가올 전환기를 대비하기 위하여 두 알고리즘을 결합하는 하이브리드 방식에 관한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 레거시 알고리즘인 ECDH 알고리즘과 양자내성암호 알고리즘인 NTRU 알고리즘을 결합하여 세션키를 생성하는 하이브리드 세션키교환 프로토콜을 제안한다. TLS 1.3 기반 하이브리드 키 교환을 위해 IETF에서 제안한 방식들을 적용해본 결과 기존 금융거래 세션 보호 솔루션에 우리가 제안한 프로토콜을 사용하면 안전성을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.
Diffle-Hellman 키 교환 방법은 두 통신자간에 공통 세션키를 생성할 수 있으나, 중간자 공격 (mon-in-the-middle attack)이 가능하다는 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 프로토콜들이 제안되었는데 Simple Authenticated Key Agreement (SAKA) 프로토콜도 그 중 하나이다. 이 프로토콜은 Seo-Sweeney, Tseng, Ku-Wang 등에 의하여 각각 제안된 바 있는데, 본 논문에서는 이들 프로토콜을 종합적으로 개선하여 안전하면서도 수행성능이 개선된 새로운 프로토콜을 제안한다. 기존 프로토콜들이 공통 세션키 생성단계와 검증단계를 구분하여 이루어지는 것에 비하여 본 논문에서 제안하는 프로토콜은 생성 단계와 검증 단계를 한꺼번에 처리함으로써, 수행시간 단축의 효과를 갖는다.
최근 Sun등은 서버의 공개키를 사용하고 사용자의 패스워드로부터 유도된 검증자를 이용한 3자 참여 인증된 키교환 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 스마트카드를 사용한 패스워드 기반의 3자 참여 인증된 키교환 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 Sun등의 프로토콜에 비해 공개키 연산 대신 XOR과 해쉬함수 연산을 사용하기 때문에 계산비용이 매우 작으며, 또한 메시지 전송회수도 20% 줄어들기 때문에 효율적으로 인증된 키 교환을 수행할 수 있다. 또한, 제안된 기법에서는 패스워드를 서버에 저장하지 않으므로 패스워드 추측공격에 안전하고, 두 사용자들 간에 공유된 세션키를 서버가 알 수 없기 때문에 서버 Compromise 공격으로부터도 안전하다.
세션상태 정보(session-state information)가 안전하지 않은 메모리에 저장되거나 또는 랜덤 난수 생성기 (random number generator)가 공격자에 의해 제어된다면 특정 세션에만 사용되는 난수 값과 같은 임시적인 데이터(ephemeral data)는 쉽게 노출될 수 있다. 본 논문에서는 Bresson과 그 외의 그룹 키 교환 스킴을 개선한Nam과 그 외의 그룹 키 교환 스킴이 세션상태 정보노출 공격에 안전하지 않음을 보인다. 그리고 이러한 안전성의 결함을 보완한 개선된 스킴을 제안한다.
본 논문에서는 동일한 서버에 등록되어 있는 두 사용자들 사이에 안전한 통신하는데 필요한 패스워드 기반의 키교환 프로토콜을 제안하였다. 제안된 프로토콜에서 서버는 두 사용자가 적법한지를 인증하는 책임을 가질 뿐 그들 사이에 공유된 세션키를 알 수 없다. 제안된 프로토콜은 검증자 기반의 프로토콜로서 서버 Compromise 공격 뿐 아니라 다양한 공격들에 대하여 안전하고 완전한 전방향 보안성을 제공할 수 있다. 또한 서버의 공개키를 사용하지 않기 때문에 계산적인 면에서 효율적이다.
PAK(Password-Authenticated Key Exchange) [1,2] 프로토콜은 사용자가 암기하거나 휴대하기 쉬운 짧은 길이의 패스워드를 이용하여 통신 주체들간에 상호 인증하고, 결과적으로 통신주체간에 추후의 안전한 통신을 위한 충분히 큰 길이의 세션키를 분배하는 프로토콜이다 본 논문에서는 MTI(Matsumoto, Takashima, Imai) 키 분배 프로토콜 [3] 과 PAM 프로토콜을 이용하고 스마트카드에 적용가능한 분산형 키 분배 프로토콜들을 제안한다. 그리고 단일 서버에 패스워드를 저장할 경우, 공격자가 서버와 타협하여 통신 주체들간에 비밀 정보를 알아낼 수 있으므로, 패스워드 검증 정보를 여러 서버들에 분산시켜 안전성을 향상시켰다. 본 논문의 목적은 사용자가 스마트카드의 비밀키와 패스워드를 이용하여 인증과 세션키 분배를 수행하는 분산형 키 분배방식을 제안하는 것에 있다. 또한 서버 타협 공격을 피하기 위하여 임계치 비밀 분산(threshold secret shoring) 기법을 적용하여 공격자가 서버와 타협이 이루어졌을 경우라도 비밀 정보를 유지할 수 있는 MTI 키 분배 프로토콜을 이용한 분산형 키 분배 프로토콜들을 제안한다. 그리고 제안된 분산형 키 분배 프로토콜의 안전성 분석 및 기존의 방식과 비교 분석한다.
Mobile IP Low Lattency Handoffs(1)는 Mobile IP 등록 요청 절차를 처리하는데 발생하는 지연을 최소화시켜 실시간 서비스를 가능하게 해준다. 그러나 인증, 권한 검증, 과금을 지원하는 AAA 기반의 Mobile IP 망에서는 매 지역등록이 일어날 때마다 새로운 세션 및 세션 키가 필요하며, 이를 위해 홈 망까지 등록 절차가 수행되어야 한다. 이로 인해, 이동 노드 재인증 절차와 방문 망에서 홈 망까지의 트랜잭션으로 인한 통신 지연이 발생한다. 이러한 지연을 줄이기 위해서 본 논문에서는 홈 망의 AAA 서버를 관여시키지 않고, 이전에 할당된 세션 키를 재사용하여 Low Latency Handoffs를 수행하는 기법을 제안한다. 이 기법에서는 이전 방문 에이전트와 새로운 방문 에이전트가 세션 키를 교환하는 단계에서 발생하는 보안 취약점을 해결하기 위하여 게이트웨이 방문 에이전트를 신뢰한 수 있는 제 3자 역할을 수행하도록 하고 이를 통해 키를 공유한다. 제안한 기법에 의하면 홈 망까지의 트랜잭션이 필요없고, 세션 키의 기밀성과 무결성이 보장되므로 이동 노드가 빠르고 안전하게 핸드오프를 수행할 수 있다.
The key establishment between nodes is one of the most important issues to secure the communication in wireless sensor networks. Some researcher used the probabilistic key sharing scheme with a pre-shared key pool to reduce the number of keys and the key disclosure possibility. However, there is a potential possibility that some nodes do not have a common share in the key pool. The purpose of this paper is to devise a peer to peer key sharing protocol (PPKP) based on Quorum system and Diffie-Hellman key exchange scheme (DHS). The PPKP establishes a session key by creating a shared key using the DHS and then scrambles it based on Quorum system to secure that. The protocol reduces the number of necessary keys than the previous schemes and could solve the non-common key sharing possibility problem in the probabilistic schemes.
본 논문은 VANET(Vehicular Ad-hoc Network)의 V2I 환경을 위해 ID 기반의 비대화형 키 분배 기법을 적용한 세션키 분배 기법을 제안한다. 기존 VANET에서는 V2I 환경의 무선 구간에 IEEE 802.11i를 적용하여 안전한 데이터 통신을 지원하고 있다. 그러나 IEEE 802.11i의 경우 차량이 여러 RSU/AP를 핸드오버 할 때마다 새로운 세션키 공유를 위해 4-way handshake 과정을 반복함으로 커뮤니케이션 오버헤드와 지연시간이 증가하는 문제점이 있다. 제안 기법은 ID 기반의 비대화형 키 분배 알고리즘을 적용하여 차량이 여러 RSU/AP를 핸드오버 할 경우 세션키 생성을 위한 메시지 교환 없이 상대 노드의 ID 정보를 통해 세션키를 생성하고 공유할 수 있게 하였으며, 기존 IEEE802.11i에 비해 세션키 교환시 발생하는 커뮤니케이션 오버헤드와 지연시간을 줄였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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