[논문]모바일 OTP의 패스워드 Seed 확장을 위한 지문 중첩 기법

김남호; 황부현

doi:10.12673/jkoni.2012.16.2.375

모바일 OTP의 패스워드 Seed 확장을 위한 지문 중첩 기법
Fingerprint overlay technique of mobile OTP to extent seed of password 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.16 no.2 = no.53, 2012년, pp.375 - 385

초록
AI-Helper

지문은 바이오매트릭스를 이용한 대표적인 신분인증 방법이다. 패스워드 방법에 비하여 도용이나 분실의 위험성이 적은 특징이 있다. 이러한 특징으로 OTP 생성에 지문을 이용한 시도를 하게 되었다. 본 논문은 개발된 OTP 시스템의 프로토타입을 소개하며, 지문을 이용한 OTP 시스템은 와상형 지문의 특징점이 적게 추출된다는 단점을 극복하는 방법을 제안한다. 적은 특징점은 OTP 세션을 위한 많은 암호화 키를 생성하지 못한다. 제안된 방법은 간단하게 동일한 지문을 겹침으로써, 편의를 갖는 중첩된 지문의 많은 특징점이 추가된다. 이로 인하여, 지문을 이용한 OTP의 보안성과 패스워드 추측에 대한 임의성이 강화된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The fingerprint is the identity authentication method which is representative uses biometrics. Compared with password methods there is a feature where the dangerousness of embezzling or lossing is few. With like these features using the fingerprint in OTP creations. In this paper, we introduce the developed prototype of OTP system using fingerprint. And the overcome method of OTP system's demerit using fingerprint which extracts few minutiae points into a whole fingerprint image is proposed. A few minutiae points wasn't generated many encryption key for OTP session. The proposed method is overlaid the same fingerprint simply and added many minutiae points as biased overlaid fingerprints. Hence the security of OTP using fingerprint and the randomness over password-guessing are strengthened.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

그러나 이러한 바이오매트릭스 정보 중에서 모바일 장비와의 인터페이스 측면과 편리성 측면에서 다른 바이오매트릭스 정보보다도 지문이 가장 적합할 것이다. 본 연구에서는 모바일 OTP의 바이오매트릭스 정보를 지문을 기반으로 진행하였다.
하지만 이러한 생체인식 같은 경우 인증업체의 서버관리에 대한 부실로 바이오매트릭스가 유출될 경우 2차 피해에 대한 대처방안을 찾을 수가 없다. 이를 보안하기 위해서 본 논문에서는 스마트폰을 이용하여 지문영상을 받아 지문인식의 특징점을 이용하여 OTP(One Time Password)를 생성하고, 이를 통해 인증을 구현함으로써 지문인식 바이오매트릭스의 유출로 인한 2차 피해를 차단할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
지문 영상의 품질향상을 위한 정규화 단계는 Pixel-wise 연산으로 융선과 골의 구조는 바뀌지 않고, 융선과 골 각각을 따라 변화의 폭을 줄이고 골과 융선의 대조를 분명하게 하는데 목적이 있다. 입력영상의 밝기 정보를 기준으로 mean과 variance로 정규화 한다.

제안 방법

또한 생성된 OTP의 Seed에 의한 암호화 키를 생성해고, 입력한 메시지를 암호 및 복호화하는 과정 및 결과를 나타내어 준다. 각 과정에 대한 명령버튼은 지문등록, 지문인증, 암호키 생성, 메시지 암호화 후 전송, 메시지 복호화를 수행하기 위한 버튼들로 구성하였다.
프로토타입 시스템의 인터페이스는 그림 15와 그림 16과 같이 구성되었으며, 등록된 지문과 스캔한 지문의 각 처리 과정들의 데이터를 비교할 수 있는 인터페이스를 각 항목들을 나타낸다. 또한 생성된 OTP의 Seed에 의한 암호화 키를 생성해고, 입력한 메시지를 암호 및 복호화하는 과정 및 결과를 나타내어 준다. 각 과정에 대한 명령버튼은 지문등록, 지문인증, 암호키 생성, 메시지 암호화 후 전송, 메시지 복호화를 수행하기 위한 버튼들로 구성하였다.
바이오매트릭스 정보를 생성하기 위하여 지문을 이용한다. 모바일 장치는 주로 스마트폰, 탭, PDA 등이며 대부분이 손을 이용하여 모바일 장치를 사용하기 때문에 지문을 이용한 바이오매트릭스 정보를 생성한다.
그림 7의 이진화 과정에서 가버 필터(Gabor filter)는 빈도 선택적(frequency-selective) 성질과 방향 선택적(orientation-selective) 성질을 갖는다. 앞의 절차의 지문에서 추출한 방향 정보와 주파수 정보를 이용하여 가버 필터 계수를 구하여 필터링(filtering)을 수행한다. 그 결과가 양수이면 골, 음수이면 융선으로 결정하여 이진 영상을 얻는다.
와상형 지문과 오버레이 기법을 적용한 와상형 지문의 특징점 수를 시뮬레이션을 통해 비교한다. 그림 20은 와상형 지문의 샘플들을 나타나며, 그림 21은 와상형 지문 샘플의 특징점 수를 나타낸다.
등록 지문과 정합 과정은 동일한 지문이라 하더라도 획득되는 단계에서 shifted, rotated, stretched 된다. 입력 지문 영상과 데이터베이스에 있는 지문 영상 간의 translation, rotation 같은 변형을 추정하여 맞추는 단계로써, 다음 그림 10에서와 같이 등록 지문과 입력지문의 reference 쌍이 붉은 원으로 표시한 특징점이라고 했을 때, 등록된 지문의 reference 특징점을 중심으로 입력된 지문을 translation하고 rotation하여 매칭되는 특징점들을 구한다.
지금까지 생체인증 정보 중에 하나인 지문인식을 이용한 OTP를 생성하는 과정과 이의 활용을 보여주는 시스템을 개발하였다. 지문 특징을 이용한 OTP의 Seed를 생성하는 기법의 단점은 지문의 특징점의 적은 경우 보안을 위한 패스워드 생성 측면에서 매우 취약하였다.
지문을 이용한 OTP 시스템은 특히 와상형 지문 영상에서 추출되는 특징점이 매우 적다는 단점을 극복하기 위한 방법으로 지문의 오버레이 기법을 제안한다. 그림 18과 같은 와상형 지문의 적은 특징점은 OTP 세션을 유지하는 많은 암호화 키를 생성할 수 없게 된다.
특징 점을 제거한 지문에서 위치이동 변화가 큰 점들 저장 한 후 저장한 지문과 입력한 지문의 거리를 특징 점을 이용하여 계산하며, 두 지문의 겹치는 영역 밖의 특징 점은 제거한다. 최종적으로 제거되지 않은 특징 점들을 이용하여 등록된 지문 영상과 입력된 지문 영상의 유사도를 결정하여 지문 인식을 검증한다.
지문을 이용하여 추출된 바이오매트릭스 정보로 패턴 매칭과 변위 추적으로 사용자 인증과 보안 토큰의 Seed를 생성할 수 있다. 추출된 사용자의 바이오매트릭스 정보와 기존에 등록된 사용자의 바이오매트릭스 정보를 패턴 매칭에 의한 사용자 인증을 통한 접근제어를 제공한다. 추출된 바이오매트릭스 정보를 이용하여 OTP의 토큰 생성에 사용될 Seed를 생성한다 [5].
특징 점을 제거한 지문에서 위치이동 변화가 큰 점들 저장 한 후 저장한 지문과 입력한 지문의 거리를 특징 점을 이용하여 계산하며, 두 지문의 겹치는 영역 밖의 특징 점은 제거한다. 최종적으로 제거되지 않은 특징 점들을 이용하여 등록된 지문 영상과 입력된 지문 영상의 유사도를 결정하여 지문 인식을 검증한다.

이론/모형

바이오매트릭스 정보에 의한 생체 인식 시스템의 수행 절차는 그림3과 같이 나타낸다. 본 논문에서는 생체 정보의 대표적인 예로 지문을 이용하였다 [5].

성능/효과

세 번째, 자신의 몸, 생체를 이용한 인증방식은 미리 입력해 놓은 사람의 생체 패턴을 검사 비교하는 방식으로 가장 고수준의 사용자 인증 방식으로 평가받고 있다. 보안적 성능이 약한 것에서 강한 것 순으로, 사인, 자판입력 패턴, 음성, 손도장, 지문, 홍채 등으로 나열할 수 있다.
이러한 단점의 대표적인 와상형 지문의 경우에는 동일한 지문의 오버레이 기법에 의한 지문의 간섭에 의한 임시적인 특징점을 추가할 수 있으며, 그로 인하여 패스워드의 Seed를 일시적으로 증가시킬 수 있음을 보였다. 지문 중첩에 의한 패스워드의 씨드를 기하급수적으로 증가시키므로 지문의 한정된 패스워드 씨드를 이용하는 순환기법보다 더 신뢰적이며, 임의성을 강화시키는 효과를 제공하게 된다.
이에 따라 OTP에서의 보안 요구사항은 다음과 같다. 첫 번째, 기밀성으로 통신에 사용되는 데이터들은 정당한 통신 객체들만 공유되어야 하고 통신 중간에 노출되더라도 데이터 값을 유추할 수 없어야 한다. 다음 무결성 조건으로 통신상에서 전송되는 데이터들은 통신 중 위조 및 변조되지 않아야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	사용자 인증기술은 어떻게 구분되는가?	모바일 환경의 금융거래, 쇼핑몰, 개인정보 서비스 등의 활성화와 함께 거래 당사자를 확인하는 인증기술의 중요성이 증대되고 있다. 사용자 인증기술은 인증의 기반이 되는 요소에 따라 지식을 통한 인증, 소유한 물건을 이용한 인증, 신체적 특징을 이용한 인증으로 구분 할 수 있다. 일반적으로 이 중 두 가지 이상의 방법을 이용하여 인증을 함으로써 보안성을 한층 강화 시킬 수 있으며, 다중요소 인증시스템(Multi-Factor Authentication System)이라고 한다 [1].
	지문 신분인증 방법이 패스워드 방법과 비교해 가지는 특징은?	지문은 바이오매트릭스를 이용한 대표적인 신분인증 방법이다. 패스워드 방법에 비하여 도용이나 분실의 위험성이 적은 특징이 있다. 이러한 특징으로 OTP 생성에 지문을 이용한 시도를 하게 되었다.
	OTP란?	OTP는 사용자가 인증을 받고자할 때 매번 새로운 패스워드를 생성해주는 방식이다. OTP는 One Time Password의 약자로서, OTP토큰과 인증 서버간 시간이나 씨드(seed)와 같은 비밀 정보를 공유하고 이러한 정보를 해쉬 함수와 같은 알고리즘을 통해 일회용 패스워드를 생성하는 방식을 말한다. OTP인증 과정은 다음과 같다.

참고문헌 (9)

Jalal Feghhi & P. Williams, Digital Certificates: Applies Internet Security, Addison Wesley, 1999.
A. J. Menezes, P. C. Oorschot & S. A. Vanstone, Handbook of Applied Cryptography, CRC Press LLC, 1997.
김홍기, 이임영, "모바일 환경에서 안전한 One-Time Password 인증 기법에 관한 연구", 멀티미디어학회 논문지, 2011년 6월.
J. Archer Harris, "OPA : A One-Time Password System, " 10.1109/ICPPW. 2002, 1039708, 2002.
김남호, 차병래, 황부현, "Testing of OTP token based on mobile using fingerprint and voice of biometrics", JCICT & YES-ICUS 2011, 2011년 8월.
차병래, 김남호, 김종원, "바이오매트릭스 정보를 이용한 모바일 기반의 통합 OTP 프레임워크의 유효성 검증", 한국항행학회 논문지, 2011년 2월.
차병래, 고일석, "지문특징을 이용한 일회용 암호키 생성기법", 한국전자거래학회 논문지, 2008년 2월.
차병래, "지문 특징의 준동형 그래프를 이용한 일회용 암호키 생성기법 및 시뮬레이션", 한국정보처리학회 논문지, 2008년 12월.
차병래, 고일석, "Novel OTP System Design using homomorphic graph of Fingerprints", IETE Technical Review, 2009년 7월.

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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