[논문]Signcryption을 이용한 안전한 인증된 키 교환 프로토콜 연구

김락현; 염흥열

doi:10.13089/jkiisc.2006.16.4.139

Signcryption을 이용한 안전한 인증된 키 교환 프로토콜 연구
Secure Authenticated key Exchange Protocol using Signcryption Scheme 원문보기

情報保護學會論文誌 = Journal of the Korea Institute of Information Security and Cryptology, v.16 no.4, 2006년, pp.139 - 146

초록
AI-Helper

1997년 Yuliang Zheng에 의해 제안된 Signcryption은 서명과 암호 기법을 결합한 하이브리드 공개키 프리미티브로서 서명 기법 후 암호 기법을 각각 적용한 기법보다 계산 및 통신비용 측면에서 높은 효율성을 갖는 기법이다. 또한 PAK(Pass-word-Authenticated Key Exchange) 프로토콜은 사용자가 암기하거나 휴대하기 쉬운 짧은 길이의 패스워드를 기반으로 통신주체를 상호 인증하고, 결과적으로 안전한 통신을 위하여 충분히 큰 길이의 세션키를 분배하는 프로토콜이다. 본 논문에서는 PAK와 Signcryption의 특징을 이용하여 참여자의 비밀 정보를 이용한 상호 인증 및 안전한 통신을 위한 키 분배 프로토콜을 제안한다. 그리고 제안 프로토콜의 보안성을 증명하고 효율성을 비교한다.

Abstract ▼ AI-Helper

A Signcryption proposed by Yuliang Zheng in 1997 is a hybrid public key primitive that combines a digital signature and a encryption. It provides more efficient method than a straightforward composition of an signature scheme with a encryption scheme. In a mobile communication environment, the authenticated key agreement protocol should be designed to have lower computational complexity and memory requirements. The password-based authenticated key exchange protocol is to authenticate a client and a server using an easily memorable password. This paper proposes an secure Authenticated Key Exchange protocol using Signcryption scheme. In Addition we also show that it is secure and a more efficient that other exiting authenticated key exchange protocol.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 Signcryption을 이용하여 두 통신 당사자 간의 패스워드를 기반으로 상호 인증과 암호 기능을 제공하는 키분배 프로토콜을 제안하고 안전성과 효율성을 분석한다.
본 논문에서는 Signcryption을 이용하여 패스워드 기반의 인증키 분배 프로토콜을 제안하였다. 기존의 패스워드키 분배 프로토콜보다 연산량과 통신량을 감소시키고, Signcryption을 이용하여 통신당사자간의 인증과 패스워드 요소의 비밀성을 유지하였다.
본절에서는 Signcryption의 서명 기법과 암호기법을 이용하여 PAK 프로토콜 기반의 키분배 프로토콜을 제안하고자 한다. 제안한 키분배 프로토콜은 PAK를 기반으로 클라이언트 측면에서 계산량을 감소시키기 위해 〔4〕에서 제안한 PAK-R 프로토콜을 변형 적용하였다.

제안 방법

기존의 PAK에서는 m 을 계산하기 위해 q 비트의 지수승 1회, r 비트의 지수 승 1회, 。를 계산하기 위한 q 비트의 지수승 1회 등 총 3회의 연산을 하지만. PAK-R 프로토콜에서 m 을 계산하기 위해 q 비트의 지수승 2번, CT 를 계산하기 위한 q 비트의 지수승 1회 총 3회의 연산을 계산한다(여기서, q : 160비트, r : 760 비트). 그리고 PAK-R 프로토콜 또한 DDH에 대한 가정을 통해 안전성이 증명되었다.
능하 다. 그리고 참여자의 개인키 정보를 이용하여 상호인증을 수행하고 이를 기반으로 세션키를 생성한다.
이때, Zhenge Alice의 Signcryption과정에서 ⑤의 s와 ⑧의 勿의 계산 방법에 따라 3가지 기법으로 나누어 소개하였다. 표 2는 3가지 기법을 비교 한다.
또한, PAK 프로토콜에서의 전제인 참여자간 공유하는 패스워드는 모바일 환경에 적합한 전제가 되지 못한다. 이에 참여자 패스워드를 대체할 수 있는 세션 임시비밀키를 이용하여 상호인증을 할 수 있도록 설계하였다.
본절에서는 Signcryption의 서명 기법과 암호기법을 이용하여 PAK 프로토콜 기반의 키분배 프로토콜을 제안하고자 한다. 제안한 키분배 프로토콜은 PAK를 기반으로 클라이언트 측면에서 계산량을 감소시키기 위해 〔4〕에서 제안한 PAK-R 프로토콜을 변형 적용하였다. 이때 PAK-R 프로토콜에서 H、 함수(1024bit + 160비트)를 연산하기 위해 사용한 渺를 제거하기 위해 ITU-U PAK의 瓦 함수를 출 력 160비트의 일반 해쉬 함수를 이용하여 클라이언트에서 계산량 감소를 위해 제안된 PAK-R프로토콜 보다 클라이언트에서의 연산량을 월등히 감소시켰다.
표 5와 표 6에서 보는 바와 같이 Signcryption, PAK, 〔3〕에서 Zheng이 제안한 키분배 프로토콜 그리고 제안한 Signcryption을 이용한 패스워드 기반의 키분배 프로토콜의 계산부하량과 기능적 관점에서 비교하였다. 제안한 프로토콜은 PAK 프로토 콜에 비해 멱승의 연산량은 동일하나 해 쉬 연산량에서 참여자 각각 1번씩의 연산이 증가된 것을 볼 수 있다.

성능/효과

(2)만일 수신된 3와 Alice 자신이 다음 계산값이 일치하면 Bob을 인증하고 세션키를 생성한다.
(4) 제안된 프로토콜은 오프라인(off-line) 사전 추측 공격에 대한 저항성을 갖는다.
PAK-R 프로토콜에서 m 을 계산하기 위해 q 비트의 지수승 2번, CT 를 계산하기 위한 q 비트의 지수승 1회 총 3회의 연산을 계산한다(여기서, q : 160비트, r : 760 비트). 그리고 PAK-R 프로토콜 또한 DDH에 대한 가정을 통해 안전성이 증명되었다. 그러나 ITU-T SG17 Q.
본 논문에서는 Signcryption을 이용하여 패스워드 기반의 인증키 분배 프로토콜을 제안하였다. 기존의 패스워드키 분배 프로토콜보다 연산량과 통신량을 감소시키고, Signcryption을 이용하여 통신당사자간의 인증과 패스워드 요소의 비밀성을 유지하였다. 향후 사용자 인증이 가능하고 사용자 패스워드에 대한 비밀성을 유지하면서 패스워드 기반의 세션키를 세션마다 갱신하므로 도메인에서 (하나 또는 다중도메인에서) 하나의 패스워드로 안전하게 통신을 할 수 있는 “다중도메인에서 단일 패스워드를 이용한 인증 및 키분배 프로토콜로 연구가 가능할 것으로 생각한다.
제안한 키분배 프로토콜은 PAK를 기반으로 클라이언트 측면에서 계산량을 감소시키기 위해 〔4〕에서 제안한 PAK-R 프로토콜을 변형 적용하였다. 이때 PAK-R 프로토콜에서 H、 함수(1024bit + 160비트)를 연산하기 위해 사용한 渺를 제거하기 위해 ITU-U PAK의 瓦 함수를 출 력 160비트의 일반 해쉬 함수를 이용하여 클라이언트에서 계산량 감소를 위해 제안된 PAK-R프로토콜 보다 클라이언트에서의 연산량을 월등히 감소시켰다. 또한, PAK 프로토콜에서의 전제인 참여자간 공유하는 패스워드는 모바일 환경에 적합한 전제가 되지 못한다.
표 5와 표 6에서 보는 바와 같이 Signcryption, PAK, 〔3〕에서 Zheng이 제안한 키분배 프로토콜 그리고 제안한 Signcryption을 이용한 패스워드 기반의 키분배 프로토콜의 계산부하량과 기능적 관점에서 비교하였다. 제안한 프로토콜은 PAK 프로토 콜에 비해 멱승의 연산량은 동일하나 해 쉬 연산량에서 참여자 각각 1번씩의 연산이 증가된 것을 볼 수 있다. 그러나 암·복호, 곱셈과 나눗셈 그리고 난수생성에 있어서 연산량이 현저히 줄어든 것을 볼 수 있다.
복호, 곱셈과 나눗셈 그리고 난수생성에 있어서 연산량이 현저히 줄어든 것을 볼 수 있다. 통신량 면에서 Zheng의 Signcryption을 이용한 키분배 프로토콜은 상호인증을 위해 DKEUN는 4-way 통신량과 DKEUTS는 3-way 통신량을 보이는 반면, 제안한 프로토콜은 2-way로써 상호인증과 키분배까 지 가능하다.

후속연구

기존의 패스워드키 분배 프로토콜보다 연산량과 통신량을 감소시키고, Signcryption을 이용하여 통신당사자간의 인증과 패스워드 요소의 비밀성을 유지하였다. 향후 사용자 인증이 가능하고 사용자 패스워드에 대한 비밀성을 유지하면서 패스워드 기반의 세션키를 세션마다 갱신하므로 도메인에서 (하나 또는 다중도메인에서) 하나의 패스워드로 안전하게 통신을 할 수 있는 “다중도메인에서 단일 패스워드를 이용한 인증 및 키분배 프로토콜로 연구가 가능할 것으로 생각한다.

참고문헌 (8)

Y. Zheng, 'Digital signcryption or how to achieve cost (signature and encryption) << cost(signature) + cost(encryption)', Advances in Cryptology, Proceedings of CRYPTO'97, LNCS Vol. 1294, Springer-Verlag, pp. 165-179, 1997
Y. Zheng, 'Updates on Signcryption' IEEE P1363, UCSB, 2002, 8
Y. Zheng, 'Shortened Digital Signature, Signcryption and Compact and Unforgeable Key Agreement Schemes' IEEE P1363a:Standard Specifications for Public-key Cryptography : Additional Techiques, 1998
V. Boyko and S. Patel, 'Provably Secure Password Authentication and key Exchange Using Diffie-Hellman' EuroCryp 2000, pp.156-171, 2000
P. MacKenziie, 'More Efficient Password-Authenticated Key Exchange', RSA Conference, Cryptographer's Track, pp.361-377, 2001
Alec Brusilovsky, Igor Faynberg, Sarvar Patel, Zachary Zeltsan, 'Password-Authenticated Key Exchange(PAK) Protocol', STUDY GROUP 17, COM 17- D121-E, Jan, 16, 2006
김락현, 염흥열 'MTI 기반의 새로운 PAK 프로토콜 제안', 한국정보보호학회 하계정보보호학술대회 논문집, Vol. 13 No1. pp.126-132, 2003
Rack-Hyun Kim, Ho-Sun Yoon, and Heung-Youl Youm, 'New Password Authenticated Key Exchange Protocols for Mobile Network,' The 8th International Conference on Cellular and Intelligent Communications (CIC2003), pp.451-466, 2003.10, Seoul Korea

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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주제어

AI 본문요약
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문제 정의

제안 방법

성능/효과

(4) 제안된 프로토콜은 오프라인(off-line) 사전 추측 공격에 대한 저항성을 갖는다.

후속연구

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성능/효과

(4) 제안된 프로토콜은 오프라인(off-line) 사전 추측 공격에 대한 저항성을 갖는다.

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