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데이터 손실에 강하고 효율적 연산을 지원하는 XOR 체인을 이용한 트리기반 ${\\mu}TESLA$ 프로토콜 개선
Improved Tree-Based ${\\mu}TESLA$ Broadcast Authentication Protocol Based on XOR Chain for Data-Loss Tolerant and Gigh-Efficiency 원문보기

情報保護學會論文誌 = Journal of the Korea Institute of Information Security and Cryptology, v.20 no.2, 2010년, pp.43 - 55  

여돈구 (순천향대학교 정보보호학과) ,  정재훈 (순천향대학교 정보보호학과) ,  최현우 (순천향대학교 정보보호학과) ,  염흥열 (순천향대학교 공과대학 정보보호학과)

초록
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센서 네트워크에서 송신자와 수신자 간의 인증을 위한 ${\mu}TESLA$ 브로드캐스트 인증 기법은 다수의 연구자들에 의해 연구되어 왔지만, 인증지연 문제를 내포하고 있다. Tree-based ${\mu}TESLA$${\mu}TESLA$의 대표적인 인증지연 문제를 해결하였지만, 머클 해쉬 트리 기반 인증서 구조로 인해 메시지 인증시 송신자나 키 체인의 수에 따라 가변적인 오버헤드를 가지는 문제점이 있다. ${\mu}TPCT$-based ${\mu}TESLA$는 하위 머클 해쉬 트리 기반 인증서 구조를 해쉬 체인으로 변경함으로써 고정된 연산량 가지는 인증서 구조를 제안하였다. 하지만, 순차적으로 분배되는 해쉬 체인 값만으로 ${\mu}TESLA$ 파라메타를 인증하므로 데이터 손실률이 높은 네트워크에서는 성공적인 인증을 보장할 수 없다. 본 논문에서는 XOR 체인 기반 인증서 구조를 이용함으로써 ${\mu}TPCT$-based ${\mu}TESLA$의 장점인 고정된 연산량과 Tree-based ${\mu}TESLA$의 장점인 데이터 손실에도 관대한 인증서 체인 구조를 제안하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

${\mu}TESLA$ broadcast authentication protocol have been developed by many researchers for providing authenticated broadcasting message between receiver and sender in sensor networks. Those cause authentication delay Tree-based ${\mu}TESLA$[3] solves the problem of authenticati...

주제어

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

문제 정의

  • 다음으로 센서 네트워크의 구조를 프로토콜이 단일송신자를 고려하는지 , 다중 송신자를 고려하는지 에 따라서 아래와 같이 분류하고, 각 프로토콜의 구조적 차이와 이용하는 인증 기법에 대하여 알아보고자 한다. (1) 단일 송신자를 고려한 센서 네트워크 : 센서 네트워크에 하나의 유선 혹은 무선으로 연결된 단일송신자가 있고, 주변에 수신자가 위치한 네트워크 구조로 소규모의 센서 네트워크에 적합하다.
  • 본 절에서는 제안하고자 하는 인증서 구조가 이용하는 키 체인과 상위 인증서 트리 및 하위 XORC 기반 인증서 구조에 대해 알아보고자 한다. 설명은 키 체인 생성을 시작으로 하여 최종값인 Boot "를 생성하는 순서로 진행한다.
  • 이번 장에서는 위에서 언급한 목적을 달성하기 위해 이용되는 연산적인 특성과 제안한 XORC 인증서구조 및 생성 과정에 대해 알아보고자 한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 uTPCT-based uTESLA의 장기간 통신 두절 시 메시지 인증이 불가능하다는 문제점을 해결하기 위해 해쉬 함수를 이용한 XORC 구조를 제안하며.
  • 이번 장에서는 이전에 제안되었던 uTESLA 프로토콜의 특성들에 대해 살펴보고자 한다. 들어가기에 앞서, 각 논문에서 사용하는 용어에 차이가 있으므로이해를 돕기 위해 용어와 약어에 대해 다음과 같이 정의를 한다.
  • 이를 보완하는 방법으로 해쉬 함수를 이용하였다. 이번 절에서는 각 기법이 안전성에 기반을 두고 있는 해쉬 함수의 안전성에 대해 알아보고, XOR 체인의 문제점을 보완했음을 확인한다. 해쉬 함수의 특성을 자세히 알아보면 다음과 같다〔6〕.
  • 이번 절에서는 지금까지 알아본 브로드캐스트 인증기법들의 효율성을 확인하기 위해서 각 기법에서의 저장, 통신, 연산 오버헤드 및 메시지 복원력과 제안한 인증서 구조의 안전성에 대해 분석을 하고자 한다. 파라메타의 크기는 기법①.
  • 이런 문제점을 해결하기 위해 XOR 체인 연산에 해쉬연산을 추가하였다. 이번 절에서는 해쉬 연산을 추가한 XOR 체인 구조가 공개되지 않은 “代, , 의 노출 문제를 해결할 수 있음을 증명하고자 한다.

가설 설정

  • 파라메타의 크기는 기법①. ②, ③이 모두 Tree-based hTESLA〔1〕를 송신자 인증서 생성을 위해 사용하였으므로〔1〕 에서 가정한 패킷 페이로드 크기인 29顷es ' 로 가정하고, \HASH\, \Part\, ISI, 加, 끼 모두 kbytes 로 가정한다. 1必?|낄 게파라메타{:끼I끼| 7;」1아가 중앙서버에서 사전에 정의될 경우.
  • 그 특징으로 첫째, 동일한 uTESLA 파라메타의 경우 사전결정 방법을 이용하여 전달할 데이터의 양을 줄였다. 둘째, 상위 레벨에 구간이 긴 키 체인을 두고. 구간이 짧은 키 체인을 하위 레벨에 두고 서로를 계층적으로 연결함으로써 인증키의 갱신 주기를 줄였다.
  • ① Tree-based pTESLA, ② pTPCT-based pTESLA, ③ XOR Chain-based uTESLA. 센서 네트워크에 N명의 송신자는 각각 段개의 긴 키 체인을 소유하고 있다고 가정한다.
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참고문헌 (7)

  1. A. Perrig, R. Szewczyk, V. Wen, D. Culler, and J.D. Tygar, "SPINS: security protocols for sensor networks," Proceedings of the seventh annual international conference on Mobile computing and networking, pp. 189-199, July 2001. 

  2. D. Liu and P. Ning, "Multilevel $_{\mu}TESLA$ : Broadcast authentication for distributed sensor networks," ACM Transactions on Embedded Computing Systems (TECS), vol. 3, no. 4, pp. 800-836, Nov. 2004. 

  3. D. Liu, P. Ning, S. Zhu, and S. Jajodia, "Practical broadcast authentication in sensor networks," the 2nd Annual International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Networking and Services, pp. 118-132, July 2005. 

  4. Z. Du, K. Wang, and L. Zhou, "Efficient broadcast authentication in wireless sensor networks," Proceedings of the 2008 IEEE Asia-Pacific Services Computing Conference, pp. 187-192, Dec. 2008. 

  5. ITU-T, "Proposal for the 4th revised text on ITU-T X.usnsec-1 ISO CD 29180: Security framework for ubiquitous sensor network," http://www.itu.int/md/T09-SG 17-C-0125/en, Sep. 2009. 

  6. A.J. Menezes, P.C. van Oorschot, and S.A. Vanstone, Handbook of Applied Cryptography, CRC Press, pp. 321-383, Oct. 1996. 

  7. A. Perrig, R. Canetti, J.D. Tygar, and D. Song, "Efficient authentication and signing of multicast streams over lossy channels," In IEEE Symposium on Security and Privacy, pp. 56-74, May 2000. 

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