[논문]COSPAS-SARSAT을 이용한 탐색구조 신호 보안

백유진; 조태남; 김재현; 이상욱; 안우근

doi:10.5302/j.icros.2014.13.9009

COSPAS-SARSAT을 이용한 탐색구조 신호 보안
Secured Search and Rescue Signal using COSPAS-SARSAT 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.20 no.2, 2014년, pp.157 - 162

백유진 (우석대학교 정보보안학과) , 조태남 (우석대학교 정보보안학과) , 김재현 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부) , 이상욱 (한국전자통신연구원 위성무선융합연구부) , 안우근 (국방과학연구소 제3기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

The international COSPAS-SARSAT program is a satellite-based search and rescue distress alert detection and information distribution system and best known as the system that detects and locates emergency beacons activated by aircraft, ships and so on. However, the current message format of the system is not encrypted so that, if the rescue signal can be intercepted by the unintended receivers, the subsequent rescue activities can be handled in a hostile environment. So, this article concerns how to deal with the rescue signals in a secure way and proposes some adequate encryption methods and the corresponding key management.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 논문에서는 COSPAS-SARSAT 위성을 이용한 탐색 구조 단말기의 구조 신호에 사용되는 메시지 포맷을 분석하고 위치 정보와 같은 민감한 정보에 대한 암호화 가능성, 그리고 이러한 암호화 서비스 제공 시 사용될 암호키의 안전한 저장 및 처리 방식 등에 대한 새로운 방법을 제안하였다. 제한된 메시지 포맷으로 인하여 AES를 이용한 CFB 운용 모드 방식을 채택하였다.
본 논문에서는 COSPAS-SARSAT 위성을 이용한 탐색 구조 단말기의 구조 신호에 사용되는 메시지 포맷을 분석하고 위치 정보와 같은 민감한 정보에 대한 암호화 방법을 제안하며, 그리고 이러한 암호화 서비스 제공 시 사용될 암호키의 안전한 저장 및 처리 방식 등에 대한 새로운 방법을 제안한다.

제안 방법

단말기가 메시지 P를 키 K로 암호화하기 위해서는 IV (Initialization Vector)를 K로 암호화한 다음 그 결과의 왼쪽 s 비트와 평문 s 비트를 배타적 논리합(exclusive-or, Å)으로 결합하여 암호문 C를 생성한다.
제한된 메시지 포맷으로 인하여 AES를 이용한 CFB 운용 모드 방식을 채택하였다. 또한 단말기의 키 저장관리 기법 및 IV 의 동기화를 기법과 위치 정보에 대한 무결성 제공 및 재생 공격 방지 방안을 제시하였다. 이로써 기존 COSPAS- SARSAT의 메시지 포맷을 준수하면 탐색구조 신호에 요구되는 보안요구사항을 지원한다.
본 논문에서 제안한 방법은 COSPAS-SARSAT 메시지 포맷의 제약으로 인하여 강도 높은 보안 레벨을 제공하지는 못한다. 특히 단문 메시지 포맷을 사용하는 경우에는 위치정보의 정밀도도 낮을 뿐 아니라 메시지의 무결성이나 IV의 동기화를 제공하지 못하기 때문에 장문 메시지 포맷의 사용을 권장한다.
비행기, 선박, 개인은 각각 ELT (Emergency Locator Transmitters), EPIRB (Emergency Position-Indicating Radio Beacon), PLB (Personal Locator Beacons)라고 불리는 탐색구조 단말기를 소유하고, 유사시에 COSPAS-SARSAT으로 조난자의 위치정보가 포함된 구조신호를 보낸다. COSPAS-SARSAT은 수신한 이 신호를 지상으로 중계한다.
제안한 방식에서는 CFB 운용모드를 이용한 스트림 암호를 사용하고 있다. 스트림 암호에서는 동일한 키를 재사용해서는 안된다.
본 논문에서는 COSPAS-SARSAT 위성을 이용한 탐색 구조 단말기의 구조 신호에 사용되는 메시지 포맷을 분석하고 위치 정보와 같은 민감한 정보에 대한 암호화 가능성, 그리고 이러한 암호화 서비스 제공 시 사용될 암호키의 안전한 저장 및 처리 방식 등에 대한 새로운 방법을 제안하였다. 제한된 메시지 포맷으로 인하여 AES를 이용한 CFB 운용 모드 방식을 채택하였다. 또한 단말기의 키 저장관리 기법 및 IV 의 동기화를 기법과 위치 정보에 대한 무결성 제공 및 재생 공격 방지 방안을 제시하였다.

대상 데이터

37-85 비트의 Identification or Identification plus Position 필드는 실제 데이터가 들어가는 부분으로 그 중 처음 3비트나 4비트는 위에서 설명하였듯이 다양한 프로토콜들 중 현재 사용되는 프로토콜을 나타내고(그림 4 참조), 그 외의 데이터에는 해상이동업무용 식별부호 (MMSI) 및 비콘(beacon) 번호를 할당해 동일한 선박에 여러 개의 비콘을 탑재할 때 이를 구별하기 위해 사용된다. 단문 메시지의 107-112 비트와 장문 메시지의 107-132 비트는 응급 상황이나 국가 사용을 위한 코드 또는 여분의 데이터용으로 할당되었다.

이론/모형

따라서 64비트 블록 크기를 가지는 DES나 128비트 블록 크기를 가지는 AES [5] 등의 블록 암호는 적용하기 어려우며 스트림 암호 방식을 적용하는 것이 바람직하다. 본 논문에서는 블록 운용모드 중 CFB (Cipher FeedBack) 모드를 [4] 활용한다. 암호화 알고리즘으로는 128비트 AES를 이용한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	LUT는 위성으로부터 신호를 받아 어디로 전송하는가?	COSPAS-SARSAT은 수신한이 신호를 지상으로 중계한다. 지역수신지구국 LUT (Local User Terminal)는 위성으로부터 신호를 받아 임무통제본부 MCC (Mission Control Center)로 전송한다. MCC에서는 구조조정본부 RCC (Rescue Coordination Center)로 구조를 요청하고 단말에게 신호를 수신하였음을 알리는 ACK 메시지를 송신한다(그림 1 참조).
	COSPAS-SARSAT 메시지는 어떤 포맷을 지원하는가?	COSPAS-SARSAT 탐색구조신호에 사용되는 메시지 포맷은 COSPAS-SARSAT 관리문서 형식으로 사무국에서 관리되고 있으며 메시지 데이터포맷은 장문의 경우 송신 메시지 144 bit의 520 ms ± 1 percent, 400bps ±1 percent를 만족하여야 하고, 단문의 경우 송신 메시지 112 bit의 440 ms ± 1 percent, 400bps ±1 percent 를 만족하여야 한다. COSPAS-SARSAT 메시지는 단문과 장문의 2가지 포맷을 지원한다. 단문 메시지 포맷은 112비트 길이로 구성되며, 장문 메시지 포맷은 단문 메시지에 포함된 위치 정보의 정확도를 높이기 위한 정보가 추가된 포맷으로서 144비트의 길이를 가진다.
	탐색구조 신호에 대한 최소 보안요구사항은 무엇인가?	① 외부 노출 시, 안전성에 영향을 줄 수 있는 위치 정보의 기밀성 제공 ② 단말기 분실/도난 시 다른 단말기로의 영향 최소화 ③ 공격자의 메시지 위변조 공격에 대응 ④ 단말기의 장기 사용에 대한 보안 위험성 완화

참고문헌 (5)

COSPAS SARSAT, "Specification for COMPAS-SARSAT 406 MHz distress beacons," C/S T.101, Issue 3 - Revision 13, 2012.
A. J. Menezes, P. C. van Oorschot, and S. A. Vanstone, Handbook of Applied Cryptography, 5th Ed., CRC Press, 1996.
IEEE, "Standard for cryptographic protection of data on blockoriented storage services," IEEE P1619/D16, 2007.
W. Stallings, Cryptography and Network Security, 5th Ed., Pearson, 2011.
FIPS-197, "Advanced encryption standard (AES)," 2001.

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