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[국내논문] 안전한 사물 인터넷 환경을 위한 인증 방식
Authentication Method for Safe Internet of Things Environments 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.8 no.1, 2015년, pp.51 - 58  

이영석 (School of Computer & Information Communication, Kunsan National University)

초록
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사물 인터넷(Internet of Thing)은 다양한 기술 요소의 집합체로서, 최근 IoT 플랫폼의 개방화를 통하여 이기종 단말, 네트워크, 애플리케이션 간의 연동이 가속화될 것으로 예상된다. 이에 따라, IoT 환경에서 많은 기술적이고 관리적인 보안 위협이 발생할 것이다. 본 논문에서는 안전한 IoT 서비스를 위해 최근에 연구되었던 인증 기술을 분석하여 더욱 안전한 통신을 제공하기 위한 상호 인증 프로토콜을 제안한다. 제안한 인증 프로토콜은 게이트웨이와 IoT 디바이스 간 상호 인증을 제공함으로써 악의적인 게이트웨이나 불법적인 디바이스로 위장을 방지할 수 있다. 제안된 인증 프로토콜의 성능분석과 평가를 수행한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Internet of Thing is a collection of various technical components, and the interworking among heterogeneous devices, networks, applications is expected to be accelerated through the openness of IoT platform. For this reason, many technical and administrative security threats will occur in IoT enviro...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 기존에 제안된 인증 프로토콜의 문제점을 개선하면서 IoT 디바이스와 게이트웨이 사이에 상호인증을 제공하는 새로운 인증 프로토콜을 제안하고 검증한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 본 논문에서는 보다 안전한 IoT 서비스 위하여 최근에 연구되었던 인증 기술을 분석하여 보다 안전한 통신을 위해 상호인증을 제공하는 게이트웨이/디바이스 인증 프로토콜을 제안하였다. 제안한 인증 프로토콜은 게이트웨이와 디바이스간 상호인증을 제공함으로써 악의적인 게이트웨이나 불법적인 디바이스로의 위장을 방지할 수 있으며, 손상된 게이트웨이에 대하여 디바이스의 비밀 키를 보호할 수 있다.

가설 설정

  • 기존 인증 프로토콜에서 접근 서버와 게이트웨이 사이에는 사전에 안전한 세션키 gk가 설정되어 있음을 가정하며, 각 IoT 디바이스의 비밀키 k는 접근 서버에 등록되어 있음을 가정한다. IoT 디바이스는 자신의 식별자 IDS와 비밀키 k를 갖고 있으며, 게이트웨이는 자신의 식별자 IDG와 비밀키 gk를 갖고 있다고 가정한다. 또한, 접근서버는 디바이스와 게이트웨이의 식별자와 해당 비밀키를 갖는다고 가정한다.
  • 기존 인증 프로토콜과 마찬가지로 접근 서버와 게이트웨이 간에 사전에 안전한 세션키 gk가 설정 되어 있다고 가정하며, 각 디바이스의 비밀 키 k는 접근 서버에 등록되어 있다고 가정한다. [그림 3]은 개선된 기존 인증 프로토콜의 동작 과정을 보여주며, 다음의 4단계를 거쳐 인증 과정이 이루어진다.
  • 기존 인증 프로토콜에서 접근 서버와 게이트웨이 사이에는 사전에 안전한 세션키 gk가 설정되어 있음을 가정하며, 각 IoT 디바이스의 비밀키 k는 접근 서버에 등록되어 있음을 가정한다. IoT 디바이스는 자신의 식별자 IDS와 비밀키 k를 갖고 있으며, 게이트웨이는 자신의 식별자 IDG와 비밀키 gk를 갖고 있다고 가정한다.
  • [그림 1]에서 보듯이, 도메인 내에 게이트웨이가 존재하며 게이트웨이는 동일한 도메인의 디바이스로부터 데이트를 수신한다. 데이터를 전송하는 디바이스를 인증하기 위해 접근 서버에 디바이스의 사전 공유키가 저장되어 있다고 가정한다. 접근 서버는 여러 도메인 상에 존재하는 게이트웨이와 사전 공유키가 저장된다.
  • 제안된 프로토콜을 수행하기 전에 디바이스의 IDS와 비밀 키 k는 안전하게 접근 서버에 등록되어 있으며, 오직 디바이스와 접근 서버만이 알고 있다고 가정한다. 또한 게이트웨이와 접근 서버는 사전에 세션 키 gk를 공유하고 있으며 안전한 통신채널을 이용한다고 가정한다. 제안하는 상호 인증 프로토콜의 동작과정은 다음과 같다.
  • 또한, 임의의 공격자가 단계 (2)에서 디바이스가 전송한 IDS를 도청하여 소유하고 있다고 가정하자.
  • IoT 디바이스는 자신의 식별자 IDS와 비밀키 k를 갖고 있으며, 게이트웨이는 자신의 식별자 IDG와 비밀키 gk를 갖고 있다고 가정한다. 또한, 접근서버는 디바이스와 게이트웨이의 식별자와 해당 비밀키를 갖는다고 가정한다. [그림 2]는 기존 인증 프로토콜의 구성과 동작 과정을 보여주며, 다음의 5단계를 거쳐 인증 과정이 이루어 진다.
  • 시뮬레이션은 OPNET 17.1[9]을 이용하여 수행되었고, 시뮬레이션을 위해 디바이스 데이터전송율은 1Mbps로 가정하였고, 게이트웨이 데이터 전송율은 11Mbps로 가정하였다[10]. [그림 5]는 OPNET을 이용한 프로세스 모델링을 보여준다.
  • 제안된 프로토콜을 수행하기 전에 디바이스의 IDS와 비밀 키 k는 안전하게 접근 서버에 등록되어 있으며, 오직 디바이스와 접근 서버만이 알고 있다고 가정한다. 또한 게이트웨이와 접근 서버는 사전에 세션 키 gk를 공유하고 있으며 안전한 통신채널을 이용한다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사물 인터넷 서비스는 어떤 단점이 있는가? 사물 인터넷(IoT, Internet of Thing) 서비스는 IoT 기술 특성상 다양한 보안 위협에 취약하다는 단점이 존재한다. 특히, 낮은 전력량 및 계산량, 적은 메모리 등과 같은 제한적인 하드웨어 사양을 가지며, 환경적으로도 관리가 쉽지 않은 지역에 분포되는 경향이 많기 때문에 물리적인 공격을 비롯해 다양한 보안 위협 요인을 잠재적으로 가진다.
IoT 플랫폼의 개방화로 무엇이 예상되는가? 사물 인터넷(Internet of Thing)은 다양한 기술 요소의 집합체로서, 최근 IoT 플랫폼의 개방화를 통하여 이기종 단말, 네트워크, 애플리케이션 간의 연동이 가속화될 것으로 예상된다. 이에 따라, IoT 환경에서 많은 기술적이고 관리적인 보안 위협이 발생할 것이다.
IoT 환경에서 어떤 위협들이 발생할 것으로 예상하는가? IoT 환경에서 발생할 수 있는 보안 위협들은 기존의 정보통신 환경에서 나타날 수 있는 위협들을 상속한다. 흔히 정보보안의 3대 요소라고 할 수 있는 CIA, 즉 기밀성(Confidentiality), 무결성(Integrity), 가용성 (Availability)을 침해함으로써 정상적인 서비스의 이용 및 제공을 방해하는 보안위협들이 나타날 수 있다. IoT의 각 구성요소에서 발생할 수 있는 보안위협들을 살펴보면 아래의 [표 1]과 같다[2].
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참고문헌 (10)

  1. O. Savry, F. Vacherand, "Security and privacy protection of contactless devices", In The Internet of Things, pp. 409-419, 2010. 

  2. Hwa-jeon Seo, et al, "IoT Security Technical Trend", Korean Institute of Electromagnetic Engineering Society, Vol. 24, No. 4, pp. 27-35, 2013, 7. 

  3. P. de Leusse, P. Periorellis, T. Dimitrakos, and S.K. Nair, "Self managed security cell, a security model for the internet of things and services", In Advances in Future Internet, 2009 First International Conference on, pp. 47-52, 2009. 

  4. D. Hong, J. Sung, S. Hong, J. Lim, S. Lee, B. Koo, C. Lee, D. Chang, J. Lee, K. Jeong, H. Kim, J. Kim, and S. Chee, "Hight: a new block cipher suitable for low-resource device," In Proceedings of the International Conference on Cryptographic Hardware and Embedded Systems(CHES 06), pp. 46-59, 2006. 

  5. Jin-seob Shin, Young-ho Park, "An Authentication Protocol using the EXOR and the Hash Function in RFID/USN," Korea Society of Industrial Information Systems, Vol. 12, No. 2, pp.24-29, 2007. 6. 

  6. Hae-Soon Ahn, Ki-Dong Bu, "Improved Authentication Protocol for RFID/USN Environment," The Institute of Electronics and Information Engineers, Vol.46, No. CI-1, 2009. 

  7. O. Savry, F. Vacherand, "Security and privacy protection of contactless devices", In The Internet of Things, pp. 409-419, 2010. 

  8. D. Engels, M. J. O. Saarinen, P. Schweitzer, and E. M. Smith, "The hummingbird-2 lightweight authenticated encryption algorithm", In Proceedings of the 7th International Conference on RFID Security and Privacy(RFIDSec'11), pp. 19-31, 2011. 

  9. http://www.opnet.com 

  10. Taeyang Eom, Jeong-Hyun, "Performance Evaluation of Authentication Protocol for Mobile RFID Privacy", Korean Institute of Communication and Information Sciences, Vol. 36, No 6, 2011. 6. 

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