[논문]u-헬스케어를 위한 RFID 기반 환자 인증 프로토콜

유기영

doi:10.17661/jkiiect.2014.7.1.045

u-헬스케어를 위한 RFID 기반 환자 인증 프로토콜
An RFID-based Patient Authentication Protocol for u-Healthcare 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.7 no.1, 2014년, pp.45 - 49

유기영 (Computer Science and Engineering of Kyungpook National University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 u-헬스케어 환경 상에서 안전하고 효율적으로 환자 인증 및 환자 개인 의료 정보를 보호할 수 있는 RFID 기반 환자 인증 프로토콜을 제안한다. 제안한 RFID 기반 환자 인증 프로토콜은 강인한 보안성과 효율성을 제공하여 주어, u-Hospital 및 u-Healthcare 같은 첨단 의료 환경상에서 환자 인증뿐만 아니라 환자 개인의 의료 정보를 안전하게 보호할 수 있음으로 실용적으로 사용되어 질 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a secure and efficient RFID-based patient authentication protocol to not only authenticate patients' authenticity but also protect patients' personal medical informations for u-Healthcare environments. Since the proposed RFID-based patient authentication protocol provides strong security and efficiency, it can be used practically for patient authentication and personal medical information protection on the high technology medical environments such as u-Hospital and u-Healthcare.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 위와 같은 의료 환경을 기반으로 안전하고 효율적으로 환자 인증 및 환자 개인정보를 보호할 수 있는 RFID 기반의 환자 인증 프로토콜을 제안한다. 한 결론으로서, 제안한 RFID 인증 시스템은 강인한 보안성과 효율성을 제공하여 주어, u-Hospital 및 u-Healthcare 같은 첨단 의료 환경에서 환자 개인의 프라이버시 제공 및 정보 보호를 위해 실용적으로 사용되어질 수 있다.
본 논문에서는 의료 과실을 줄여주며 정확한 환자의 개인 의료 정보를 활용할 수 있게 하는 RFID 기반의 환자 인증 프로토콜을 제안하였다. 제안한 인증 프로토콜은 안전하고 효율적으로 환자 인증 및 환자 개인의 의료 정보를 보호할 수 있어, u-Hospital 및 u-헬스케어와 같은 첨단 의료 환경 상에서 환자 안전한 인증뿐만 아니라 환자 개인의 프라이버시 제공 및 의료 정보 보호를 위해 실용적으로 사용되어 질 수 있다.

가설 설정

제안한 RFID 기반 환자 인증 프로토콜에서는 병원 내의 모든 환자들이 자신들의 의료정보를 식별할 수 있는 RFID 태그를 전자팔찌(Bracelet) 또는 전자발찌(Ankles) 등의 스마트 밴드(Smart Band) 형태로 착용하고 있음을 가정한다[1-3]. 또한 병원 내의 RFID 백-엔드 데이터베이스와 병원 내의 의사 또는 간호사가 소지하고 있는 리더 간의 통신 채널(CommunicationChannel) 은 안전한 채널(Secure Channel)임을 가정한다[23].
제안한 RFID 기반 환자 인증 프로토콜에서는 병원 내의 모든 환자들이 자신들의 의료정보를 식별할 수 있는 RFID 태그를 전자팔찌(Bracelet) 또는 전자발찌(Ankles) 등의 스마트 밴드(Smart Band) 형태로 착용하고 있음을 가정한다[1-3]. 또한 병원 내의 RFID 백-엔드 데이터베이스와 병원 내의 의사 또는 간호사가 소지하고 있는 리더 간의 통신 채널(CommunicationChannel) 은 안전한 채널(Secure Channel)임을 가정한다[23].

제안 방법

병원(리더)는 먼저 수신한 메시지가 자신이 정한 임계 시간(Threshold Time) 내에 도착 하였는지 여부를 수신한 Time을 이용하여 검증한다. 만약 검증을 통과하여 환자(태그)가 병원 반경 내에 존재함이 확인되면, 수신한 메시지들을 병원(DB)에게 전송한다.
환자(태그)는 랜덤 값 T_rand를 prng()로부터 생성한 후, 병원(리더)로부터 수신한 Time과 자신의 식별자인 및 비밀 키 k_TID를 함께 이용하여 랜덤 해쉬 값 H_TID = h(∥k_TID∥∥T_rand∥Time) 을 계산한 후, 병원(리더)에게 계산된 H_TID를 T_rand및 Time과 함께 전송한다.

성능/효과

(3) 위치 트래킹 공격(Location tracking attack) 및 위치 프라이버시(Location privacy):환자(태그) 측에서 생성하는 랜덤값 T_rand는 매 세션마다 다른 값으로 생성되기 때문에 이로부터 계 산 된 H_TID = h(∥k_TID∥∥T_rand∥Time) 또한 매 세션마다 변경된다. 따라서 공격자는 현재 세션에서 환자(태그)의 응답이 과거 세션에 도청한 응답과 동일한지를 쉽게 구별할 수 없다.
환자(태그)와 달리 병원(DB)는 높은 시스템 성능과 연산 능력을 가짐으로 n번의 해쉬 연산을 통한 환자(태그) 인증은 빠른 시간 내에 이루어 질 수 있다. 결론적으로 RFID 기반 환자 인증 시스템은 안전성과 효율성 및 실용성을 제공함을 알 수 있다.
(1) 재전송 공격(Replay attack): 공격자는 임의의 세션에서 병원(리더)와 환자(태그)사이에서 전송되는 정보를 모두 도청한 후, 다음 세션에서 정당한 병원(리더)나 환자(태그)로 위장을 시도 하는 재전송 공격을 수행할 수 있다. 하지만 제안한 RFID 인증 시스템에서는 매 세션마다 병원(리더)가 생성하는 새로운 타임스탬프Time 와 환자(태그)가 생성하는 새로운 랜덤 값 T_rand를 이용하여 병원(DB)에 의해 인증을 수행하기 때문에, 과거에 공격자에 의해 재전송된 랜덤 값들은 병원(DB)의 인증 과정 중에 쉽게 검출됨으로 재전송 공격을 수행할 수 없다.

후속연구

본 논문에서는 의료 과실을 줄여주며 정확한 환자의 개인 의료 정보를 활용할 수 있게 하는 RFID 기반의 환자 인증 프로토콜을 제안하였다. 제안한 인증 프로토콜은 안전하고 효율적으로 환자 인증 및 환자 개인의 의료 정보를 보호할 수 있어, u-Hospital 및 u-헬스케어와 같은 첨단 의료 환경 상에서 환자 안전한 인증뿐만 아니라 환자 개인의 프라이버시 제공 및 의료 정보 보호를 위해 실용적으로 사용되어 질 수 있다.
본 논문에서는 위와 같은 의료 환경을 기반으로 안전하고 효율적으로 환자 인증 및 환자 개인정보를 보호할 수 있는 RFID 기반의 환자 인증 프로토콜을 제안한다. 한 결론으로서, 제안한 RFID 인증 시스템은 강인한 보안성과 효율성을 제공하여 주어, u-Hospital 및 u-Healthcare 같은 첨단 의료 환경에서 환자 개인의 프라이버시 제공 및 정보 보호를 위해 실용적으로 사용되어질 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유비쿼터스 컴퓨팅 환경 실현을 위한 핵심 기술은?	일반적으로 의료 환경에서의 RFID 기술은초단파나 장파의 무선 주파수를 이용하여 환자의 의료정보를 물리적인 접촉 없이 비접촉 방식으로 읽거나 정보를 기록할 수 있는 최첨단 기술로 정의할 수 있다[1-3]. 이로 인해 RFID 기술은 USN(Ubiquitous sensor network) 기술과 더불어 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing) 환경 실현을 위한 중요한 핵심 기술로 가장 주목을 받고 있는 기술이다[4-6]. 의료 환경에서 위와 같은 RFID 기술을 이용하면 환자들에 대한 의료처방 및 치료를 정확하게 수행 할 수 있다.
	RFID 기반 환자 인증 시스템에서 재전송 공격이 불가능한 이유는?	(1) 재전송 공격(Replay attack): 공격자는 임의의 세션에서 병원(리더)와 환자(태그)사이에서 전송되는 정보를 모두 도청한 후, 다음 세션에서 정당한 병원(리더)나 환자(태그)로 위장을 시도 하는 재전송 공격을 수행할 수 있다. 하지만 제안한 RFID 인증 시스템에서는 매 세션마다 병원(리더)가 생성하는 새로운 타임스탬프Time 와 환자(태그)가 생성하는 새로운 랜덤 값 Trand를 이용하여 병원(DB)에 의해 인증을 수행하기 때문에, 과거에 공격자에 의해 재전송된 랜덤 값들은 병원(DB)의 인증 과정 중에 쉽게 검출됨으로 재전송 공격을 수행할 수 없다.
	의료 환경에서 RFID 기술은 무엇을 뜻하는가?	첨단 의료 환경 상에서는 의료 과실을 줄이기 위한 방법으로 환자의 의료 프로필(Profile)을 이용하여 정확하게 환자를 식별할 수 있도록 RFID(Radio Frequency IDentification) 기술을 많이 적용하고 있다.일반적으로 의료 환경에서의 RFID 기술은초단파나 장파의 무선 주파수를 이용하여 환자의 의료정보를 물리적인 접촉 없이 비접촉 방식으로 읽거나 정보를 기록할 수 있는 최첨단 기술로 정의할 수 있다[1-3]. 이로 인해 RFID 기술은 USN(Ubiquitous sensor network) 기술과 더불어 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing) 환경 실현을 위한 중요한 핵심 기술로 가장 주목을 받고 있는 기술이다[4-6].

참고문헌 (6)

B. Starfield, "Is US health really the best in the world?," Journal of the American Medical Association, Vol. 284, No. 4, pp. 483-485, 2000.

상세보기
J. A. Fisher, "Indoor positioning and digital management: emerging surveillance regimes in healthcare," In T. Monahan (Ed), Surveillance and Security: Technological Politics and Power in Everyday Life, New York: Routledge, pp. 7788, 2006
M. Anshel and S. Levitan, "Reducing medical errors using secure RFID technology," ACM SIGCSE Bulletin, Vol. 39. No. 2, pp. 157-159, 2007.

상세보기
F. Klaus, "RFID handbook," Second Edition, Jone Willey & Sons, 2003.
S. A. Weis, "Security an privacy in radio-frequency identification devices," MS Thesis. MIT. May, 2003.
S. A. Weis, S. E. Sarma, R. L. Rivest, and D. W. Engels, "Security and privacy aspects of low-cost radio frequency identification systems," Security in Pervasive Computing 2003, LNCS 2802, pp. 201-212, Springer-Verlag Heidelberg, 2004.

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