[논문]M2M 통신환경에서 안전한 P2P 보안 프로토콜 검증

한군희; 배우식

doi:10.14400/jdc.2015.13.5.213

[국내논문] M2M 통신환경에서 안전한 P2P 보안 프로토콜 검증
Verifying a Safe P2P Security Protocol in M2M Communication Environment 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.13 no.5, 2015년, pp.213 - 218

초록
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최근 정보통신 기술의 발전과 함께 M2M(Machine-to-Machine) 산업분야의 시스템이 다기능 고성능화 되고 있으며 IoT(Internet of Things), IoE(Internet of Everything)기술 등과 함께 많은 발전해가고 있다. 통신상 보안적인 서비스를 제공하기 위해서는 인증, 기밀성, 익명성, 부인방지, 데이터신뢰성, 비연결성, 추적성 등이 충족 되어야 한다. 그러나 통신방식이 무선 전송구간에서는 공격자의 공격에 노출되어 있다. M2M 무선통신 프로토콜에서 보안상 문제가 생기면 시스템오류, 정보유출, 프라이버시문제 등의 심각한 상황이 발생할 수 있다. 따라서 프로토콜 설계는 상호인증과 보안이 필수적인 요소이며, 최근 보안통신프로토콜에 대한 분야가 매우 중요한 부분으로 연구되고 있다. 본 논문에서는 안전한 통신프로토콜을 위해 해시함수, 난수, 비밀키 및 세션키를 적용하여 설계하였다. 제안 프로토콜이 공격자의 각종공격에 안전함을 증명하기 위해 프로토콜 정형검증도구인 Casper/FDR 도구를 이용하여 실험하였다. 실험결과 제안프로토콜은 안전성을 충족했으며 문제없이 종료됨을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In parallel with evolving information communication technology, M2M(Machine-to-Machine) industry has implemented multi-functional and high-performance systems, and made great strides with IoT(Internet of Things) and IoE(Internet of Everything). Authentication, confidentiality, anonymity, non-repudiation, data reliability, connectionless and traceability are prerequisites for communication security. Yet, the wireless transmission section in M2M communication is exposed to intruders' attacks. Any security issues attributable to M2M wireless communication protocols may lead to serious concerns including system faults, information leakage and privacy challenges. Therefore, mutual authentication and security are key components of protocol design. Recently, secure communication protocols have been regarded as highly important and explored as such. The present paper draws on hash function, random numbers, secret keys and session keys to design a secure communication protocol. Also, this paper tests the proposed protocol with a formal verification tool, Casper/FDR, to demonstrate its security against a range of intruders' attacks. In brief, the proposed protocol meets the security requirements, addressing the challenges without any problems.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 많은 디바이스가 네트워크로 연결되기 때문에 이를 악용하여 공격하는 문제점이 생긴다. 따라서 본 논문에서는 M2M 통신에서 안전한 통신을 위해 보안적으로 안전한 유 무선 통신 프로토콜을 제안하였다. 난수, 해시연산, 세션키, 공개키 및 비밀키를 이용하여 설계 하였으며 보안성을 최대한 높여 상호인증을 제공하고 있다.
수신 한다. 통신 구간중 무선통신 구간에 보안위협이 있으며 공격자의 보안위협으로부터 안전한 통신환경을 제공하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 전송되는 매 세션에 바뀌는 세션키, 난수 값을 적용하고 해시함수 연산을 하며 비밀키 및 공개키를 추가하여 통신을 한다.

제안 방법

이와 관련하여 많은 연구자들이 무선네트워크의 통신프로토콜을 꾸준히 연구하고 있다. 본 논문에서는 모델체크 기법으로 효과성을 인정하고 있는 Casper[11,12] 와 FDR[13,14]을 이용하여 제안한 프로토콜이 보안적으로 안전한지 검증한다. 본 논문의 전체적 구성은 다음과 같다.
통신 구간중 무선통신 구간에 보안위협이 있으며 공격자의 보안위협으로부터 안전한 통신환경을 제공하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 전송되는 매 세션에 바뀌는 세션키, 난수 값을 적용하고 해시함수 연산을 하며 비밀키 및 공개키를 추가하여 통신을 한다. 본 논문에서 제안한 프로토콜 기호의 정의는 [Table 1]과 같다.
91 버전의 모델검증 도구를 사용하였다. 설계한 M2M 보안 프로토콜의 안전성, 교착상태, 라이브락 등의 동작오류를 검증하였다. [Fig.

이론/모형

본 논문에서는 연구용 FDR 2.91 버전의 모델검증 도구를 사용하였다. 설계한 M2M 보안 프로토콜의 안전성, 교착상태, 라이브락 등의 동작오류를 검증하였다.

성능/효과

3)은 전송되는 데이터가 Responder와 Initiator가 서로 상호 인증함이 적합한지 실험하는 부분으로 통신 에이전트 구간에서 안전하게 상호 인증됨을 확인하였다. 따라서 각 공격에 대해 안전하다는 메시지를 출력하며 그림과 같이 안전하게 종료되었다.
제안한 프로토콜이 보안적으로 안전한지 확인 부분으로 제안한 프로토콜이 공격자에게 노출되지 않았음을 나타낸다. 검증한 Agent간 통신이 안정적으로 진행 되었는지 와 전송 데이터 값 , 난수 및 세션키의 보안성이 적합하게 안전한지 확인되었다.
아울러 프로토콜이 효율적으로 동작을 종료함을 실험하였다. 따라서 M2M 보안 분야에서 안전한 통신환경이 되도록 설계 제안되었음을 검증하였다. 향후 의료, 군사, 귀중품 분야에서 안전하게 통신할 수 있는 확장연구를 진행할 계획이다.
정형 검증 도구인 Casper/FDR 프로그램을 이용하여 정형검증 결과 각 분야에서 안전함을 확인하였다. 아울러 프로토콜이 효율적으로 동작을 종료함을 실험하였다. 따라서 M2M 보안 분야에서 안전한 통신환경이 되도록 설계 제안되었음을 검증하였다.
이 항목의 검증은 프로토콜이 시스템에서 안전한 프로세스로 동작했는지 실험한 결과로써 본 논문에서 제안한 M2M 프로토콜은 그림과 같이 안전한 프로세스로 실행됨을 실험하였다.
난수, 해시연산, 세션키, 공개키 및 비밀키를 이용하여 설계 하였으며 보안성을 최대한 높여 상호인증을 제공하고 있다. 정형 검증 도구인 Casper/FDR 프로그램을 이용하여 정형검증 결과 각 분야에서 안전함을 확인하였다. 아울러 프로토콜이 효율적으로 동작을 종료함을 실험하였다.
InverKey는 Session키에 대한 암호화를 표현하며, H는 해시함수연산을 표현한다. 해시락 프로토콜을 FDR 도구를 이용하여 검증한 결과 취약성이 발견되었다. ID의 값을 중간자공격 및 재생공격에 이용함에 따라 태그정보의 노출 및 위치 추적이 가능한 문제가 있었다[5,16].

후속연구

따라서 M2M 보안 분야에서 안전한 통신환경이 되도록 설계 제안되었음을 검증하였다. 향후 의료, 군사, 귀중품 분야에서 안전하게 통신할 수 있는 확장연구를 진행할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	M2M 통신기술에서 일반적으로 어떤 방법을 통해 부인방지를 제공하는가?	4) 부인방지 : 데이터를 송신한 디바이스는 데이터 송신 사실을 증명함으로써 부인할 수 없도록 해야 한다. 일반적으로 송.수신 데이터 로그를 수집하거나, 디지털서명을 사용함으로써 부인방지를 제공할 수 있다.
	M2M 통신기술에서 통신상 보안적인 서비스를 제공하기 위해 충족되어야 하는 것은 무엇인가?	최근 정보통신 기술의 발전과 함께 M2M(Machine-to-Machine) 산업분야의 시스템이 다기능 고성능화 되고 있으며 IoT(Internet of Things), IoE(Internet of Everything)기술 등과 함께 많은 발전해가고 있다. 통신상 보안적인 서비스를 제공하기 위해서는 인증, 기밀성, 익명성, 부인방지, 데이터신뢰성, 비연결성, 추적성 등이 충족 되어야 한다. 그러나 통신방식이 무선 전송구간에서는 공격자의 공격에 노출되어 있다.
	M2M 통신 기술은 무엇인가?	M2M 통신 기술은 다양한 장치 및 장비에 유선이나 무선통신 모듈을 장착하여, 통신․방송․인터넷 인프라를 인간 대 인간 중심에서 인간 대 사물, 사물대 사물 간 영역으로 확대하는 기술이다. 이는 사람의 개입 없이 사물 간 통신을 통해 정보를 수집, 편집, 처리하여 상호 전달하는 기술로써 RFID/USN 기술의 발전으로 응용영역을 확장 하고 있다.

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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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