Premamayudu, B;Rao, Koduganti Venkata;Varma, P. Suresh
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권12호
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pp.5596-5615
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2016
Security is one of the major challenges in the Wireless Sensor Networks (WSNs). WSNs are more vulnerable to adversarial activities. All cryptographic security services indirectly depend on key management. Symmetric key management is the best key establishment process for WSNs due to the resource constraints of the sensors. In this paper, we proposed dynamic session key establishment scheme based on randomly generated nonce value and sensor node identity, in which each sensor node is equipped with session key on expire basis. The proposed scheme is compare with five popular existing key management systems. Our scheme is simulated in OMNET++ with MixiM and presented experimental results. The analytical study and experimental results show the superiority of the proposed scheme over the existing schemes in terms of energy, storage, resilience and communication overhead.
이동 애드혹 네트워크는 무선채널을 통해 데이타가 전송되고 중앙의 관리기관이 존재하지 않으므로 가용자원이 빈약하고 여러 가지 보안위협에 노출되어 있다 따라서 임의의 두 노드간에 안전한 통신을 수행하기 위해서는 안전하고 통신부하가 작은 세션 키 설정 방법이 요구된다. 그러나 애드혹 네트워크를 위한 기존의 키 설정 방법들은 모든 노드들에게 동일한 그룹 키를 분배하거나 효율적인 공개키 관리를 위한 방법들에 집중되어 왔다. 본 논문에서는 각 노드들간에 안전하게 그리고 작은 부하로 세션 키를 설정하는 방법이 제안된다. 제안하는 방법은 비밀 분산기법과 Diffie-Hellman 키 교환 방법을 이용한다. 클러스터내의 안전한 통신을 위해, 각 노드들은 클러스터내에서는 부분 비밀키를 사용하여 인증을 수행한 후에 자신의 클러스터 헤드와 세션 키를 생성한다. 또한 다른 클러스터간의 안전한 통신을 위해서 각 노드들은 상대방 노드의 공개키와 Diffie-Hellman 키 교환 방법을 이용하여 세션 키를 설정한다. 제안하는 방법은 실험을 통하여 클러스터 헤드 인중기반의 방법(1)에 비해 우수하다는 것을 입증하였다.
정보보호의 중요성이 인식되면서 암호 기술의 사용이 증가하고 있다. 특히, 공개키 암호 기술은 대칭키 암호기술에 비해 키의 관리가 용이하고, 디지털 서명을 쉽게 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있어서 그 사용이 증가하고 있다. 현재 공개키 암호 기술을 효율적이고 안전하게 사용하기 위한 공개키 기반 구조가 구축되어 운영되고 있다. 공개키 기반 구조에서는 사용자가 인증기관에 등록하여 개인키와 공개키 쌍을 생성하고, 인증기관은 생성된 공개키에 대한 인증서를 발행한다. 이러한 인증서를 이용하여 사용자간에 키 설립을 수행하고 암호화통신을 할 수 있게 된다. 그러나 공개키 기반 구조에서 설립된 세션키에 대한 관리 기능은 제공하고 있지 않다. 본 논문에서는 무선 인증 및 키 설립시 설립된 세션키에 대한 키 복구를 지원하는 인증서 발행 프로토콜을 제안한다.
제한된 연산 및 통신 능력을 갖는 센서 노드에서는 전통적인 공개키 기반의 보안 기법들을 사용할 수 없으므로, 두 센서 노드 사이의 안전한 통신이 센서 네트워크의 중요한 연구 과제가 되었으며 두 센서 노드 사이의 안전한 직접 통신을 위한 다양한 세션키 설정 프로토콜들이 제안되었다. 본 연구에서는 기존의 대표적인 세션키 설정 프로토콜들을 세션키 설정 방법, 세션키의 유일성, 연결성, 통신 및 연산 과부하, 공격 취약성 등의 기준 측도에 의해 분석하고, 분석 결과를 토대로 안전하고 효율적인 프로토콜을 위한 기준안을 제시하였다. 또한, 제시된 기준안을 만족시키는 개선된 세션키 생성 프로토콜을 제안하고, 제안 프로토콜의 성능적 우수성을 상세한 분석을 통해 제시하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.16e 네트워크에서 통신 사업자간 로밍을 위한 새로운 인증 및 키 설정(AKE: Authentication and Key Establishment) 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 두 개의 다른 인증 credentials를 사용하여 사용자(user) 및 단말(device) 인증을 함께 수행하며 사용자 익명성과 키 설정을 제공한다. 또한, 제안된 프로토콜에서 홈 네트워크(Home Network: HN)와 외부 네트워크(Foreign Network: FN) 사이의 메시지 교화 횟수는 단지 2 라운드(round) 수가 필요하다.
본 논문에서는 병원 실내 위치기반 의료정보 푸쉬 서비스를 위한 안전하고 효율적인 익명 인증 스킴을 제안한다. 제안한 스킴은 다음과 같은 장점들을 가진다. (1)안전한 일방향 해쉬 함수(secure one-way hash function)를 사용하여 의료 서비스 사용자와 의료 관리센터 사이에 연산 복잡성을 최소화 하였다. (2)의료 관리센터 측에 삽입공격(insertion attacks) 및 훔친 검증자 공격(stolen-verifier attacks) 등 다양한 암호학적 공격들에 대한 대상이 될 수 있는 민감한 정보를 저장하는 검증 테이블(verification table)을 전혀 필요로 하지 않는다. (3)안전한 상호 인증과 키 설정(secure mutual authentication and key establishment), 기밀 통신(confidential communication), 사용자 프라이버시(user's privacy), 간단한 키 관리(simple key management), 세션 키 독립성 (session key independence)등을 보장하여 높은 보안 수준을 제공한다. 결론적으로 제안한 스킴은 병원 내 실내 위치기반 의료정보 푸쉬 서비스 환경에서 의료 서비스 사용자와 의료 관리센터 사이에서 아주 낮은 연산 오버헤드를 제공하기 때문에 스마트폰과 같은 경량 디바이스를 이용한 다양한 위치기반 의료정보 서비스 환경에 매우 실용적으로 활용될 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 논문에서, 우리는 이중 요소 인증과 사전 계산(precomputation)을 사용하여 공중 무선랜(Public Wireless LAMs)에서 노트북뿐만 아니라 PDA에도 적용할 수 있는 새로운 이중 요소 인증된 키교환(TAKE) 프로토콜을 제안한다. 이 프로토콜은 상호 인증, 세션키 설정, 사용자 신원 보호, 그리고 실용적인 half forward secrecy를 제공한다. 프로토콜 수행중에 가입자 무선단말에 필요한 연산량은 한번의 대칭키 암호와 다섯번의 해쉬함수 뿐이다.
두 명 또는 그 이상의 통신 참가자가 통신 채널을 개설하여 통신을 종료하기까지를 하나의 세션으로 정의하였을 때, 기존의 세션 키 생성 프로토콜은 하나의 세션에서 하나의 비밀 세션 키만을 생성한다. 방대하고 다양한 정보를 빠른 시간에 전송하는 초고속 네트워크 환경에서는 하나의 통신 세션에서 하나의 세션 키만을 사용하는 기존의 방법만으로는 안전한 데이터의 전송이 보장되지 않는다. 본 논문에서는 하나의 세션에서 별도의 키 분배 프로토콜의 수행 없이 서로 다른 다수의 세션 키를 생성하여 사용할 수 있도록 함으로써, 초고속 네트워크 상에서 보다 안전한 데이터의 전송이 이루어질 수 있도록 한다. 이를 위해 키드 해쉬 함수(keyed hash function)를 이용하여 간단하고 효율적인 멀티 세션 키 생성 프로토콜을 제시한다.
본 논문에서는 SIP 기반의 VoIP 망에서 발생할 수 있는 스팸 위협에 대해 분석하고 이를 차단하기 위해 UA와 프락시 서버 간에 인증 및 SDP를 암호화할 수 있는 키 교환 기법을 제안한다. 기존 HTTP 다이제스트 인증은 호 설정 시 마다 사용자 인증을 위해 매 번 challenge 값을 전송해야 하므로 많은 메시지 교환 과정이 요구되고 SDP에 대한 기밀성도 제공하지 않는다. 제안 기법은 본 논문에서 분석한 스팸 위협을 차단하기 위해 등록 과정 에서 세션 마스터 키 및 초기 nonce를 교환하고 이 키를 인증 키 및 암호화 키로 유도해 사용하므로 호 설정 시 challenge 값 전송에 따른 메시지 교환 과정과 S/MIME 또는 TLS 적용 시 발생하는 오버헤드를 줄일 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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