ICT 강국을 중심으로 국가자원에서 IoT기반의 기술을 지원하고 있으며, 기업 및 연구소에서도 기술 개발 및 생태계 조성을 위해서 활발히 연구되고 있다. 서울시의 도로 곳곳에서는 IoT기반의 공공시설이 도입되고 있으며, 사용자들로부터 다양한 서비스 및 편의성을 제공하고 있다. 하지만 IoT의 본격적인 도래와 발전을 위해서는 보안 및 프라이버시 침해와 생명과 안전에 대한 위협하는 사례가 빈번히 발생하고 있다. 또한 IoT 환경은 기존의 센서 네트워크, 이 기종 통신 네트워크, IoT 환경에서 최적화된 Device 등 다양한 환경기술을 포함하고 있으므로 기존의 보안 위협 및 다양한 공격 기법을 계승한다. 그러므로 본 논문에서는 IoT환경에서 안전한 통신을 위한 속성기반 암호화기술에 대해서 연구한다. 디바이스에서 수집된 데이터를 속성기반의 암호화 기법을 활용하여 전송하며, 키 생성 프로토콜을 설계하여 디바이스와 사용자에 대한 등급 및 권한을 식별하여 안전한 메시지를 전송하도록 한다. 성능평가를 수행하여 기존의 RSA 알고리즘 대비 암호화, 서명부분에서 대략 69%, 40%의 향상된 속도를 확인하였으며, IoT환경에서 발생하는 보안위협에 대해서 안전성을 분석하였다.
ICT 강국을 중심으로 국가자원에서 IoT기반의 기술을 지원하고 있으며, 기업 및 연구소에서도 기술 개발 및 생태계 조성을 위해서 활발히 연구되고 있다. 서울시의 도로 곳곳에서는 IoT기반의 공공시설이 도입되고 있으며, 사용자들로부터 다양한 서비스 및 편의성을 제공하고 있다. 하지만 IoT의 본격적인 도래와 발전을 위해서는 보안 및 프라이버시 침해와 생명과 안전에 대한 위협하는 사례가 빈번히 발생하고 있다. 또한 IoT 환경은 기존의 센서 네트워크, 이 기종 통신 네트워크, IoT 환경에서 최적화된 Device 등 다양한 환경기술을 포함하고 있으므로 기존의 보안 위협 및 다양한 공격 기법을 계승한다. 그러므로 본 논문에서는 IoT환경에서 안전한 통신을 위한 속성기반 암호화기술에 대해서 연구한다. 디바이스에서 수집된 데이터를 속성기반의 암호화 기법을 활용하여 전송하며, 키 생성 프로토콜을 설계하여 디바이스와 사용자에 대한 등급 및 권한을 식별하여 안전한 메시지를 전송하도록 한다. 성능평가를 수행하여 기존의 RSA 알고리즘 대비 암호화, 서명부분에서 대략 69%, 40%의 향상된 속도를 확인하였으며, IoT환경에서 발생하는 보안위협에 대해서 안전성을 분석하였다.
Many countries, especially ICT powers, are supporting IoT-based technology at a national level and this technology is actively being researched in the businesses and research institutes in an aim to develop technology and create an ecosystem. Roads in the Seoul city are building public facilities ba...
Many countries, especially ICT powers, are supporting IoT-based technology at a national level and this technology is actively being researched in the businesses and research institutes in an aim to develop technology and create an ecosystem. Roads in the Seoul city are building public facilities based on IoT to provide various services and conveniences for the users. However, for the full-fledged introduction and development of IoT, there are many cases where infringement on security and privacy and threat for life and safety happen. Also, as the IoT environment includes various environment technologies such as the existing sensor network, heterogeneous communication network, and devices optimized for the IoT environment, it inherits the existing security threat and various attack techniques. This paper researches the attribute based encryption technology for safe communication in the IoT environment. The data collected from the device is transmitted utilizing the attribute based encryption and by designing the key generation protocol, grades and authorities for the device and users are identified to transmit safe messages.
Many countries, especially ICT powers, are supporting IoT-based technology at a national level and this technology is actively being researched in the businesses and research institutes in an aim to develop technology and create an ecosystem. Roads in the Seoul city are building public facilities based on IoT to provide various services and conveniences for the users. However, for the full-fledged introduction and development of IoT, there are many cases where infringement on security and privacy and threat for life and safety happen. Also, as the IoT environment includes various environment technologies such as the existing sensor network, heterogeneous communication network, and devices optimized for the IoT environment, it inherits the existing security threat and various attack techniques. This paper researches the attribute based encryption technology for safe communication in the IoT environment. The data collected from the device is transmitted utilizing the attribute based encryption and by designing the key generation protocol, grades and authorities for the device and users are identified to transmit safe messages.
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문제 정의
본 논문에서는 IoT환경에서 기존의 PKI, IBE 암호시스템과는 달리 속성기반의 암호시스템을 적용에 대해서 연구하였다. IoT Device을 등록하기 이전의 설정 및 키 생성 절차를 수행하였다.
또한 IoT환경은 기존 센서 네트워크, 이기종 통신 네트워크, IoT 환경에서 최적화된 Device 등 다양한 환경기술을 포함하고 있어 기존의 발생하는 보안위협 및 다양한 공격 기법을 계승한다[3, 13]. 본 논문에서는 기기에서 수집된 데이터를 통신할 때 등급에 알맞은 사용자로부터 안전한 메시지를 전송할 수 있는 속성기반 암호화 기법에 대해서 연구한다. 그리고 키 생성 프로토콜을 연구하여 사용자 속성기반을 참고하여 권한 및 등급에 따른 메시지 프로토콜을 설계한다.
제안 방법
본 논문에서는 IoT환경에서 기존의 PKI, IBE 암호시스템과는 달리 속성기반의 암호시스템을 적용에 대해서 연구하였다. IoT Device을 등록하기 이전의 설정 및 키 생성 절차를 수행하였다. 이를 기반으로 Device 등록과 사용자 인증 및 메시지 통신 시스템을 설계함으로서 안전하고 권한에 따른 알맞은 메시지를 송신할 수 있도록 설계하였다.
IoT환경에서 데이터의 기밀성, 무결성뿐만 아니라 인가되지 않은 접근제어, 데이터의 유출에 대한 프라이버시에 대한 보안위협을 방지하도록 설계하였다. 성능평가 부분에서 IoT환경에서 발생하는 공격기법에 대해서 안전성을 분석하였으며, 효율성을 평가하였다.
하지만 본 논문에서는 Device 의 접근제어를 강화하기 위해 설정 및 키 생성과정에서 SecurityParameter발급과정을 수행하였다. 그리고 디바이스 등록과정에서 SecurityParameter검증 및 공개키 및 마스터키를 활용한 식별 메시지를 검증하여 인가되지 않은 사용자의 접근을 차단하였다.
속성기반의 암호화 방식을 활용하여 통신에서 수행되는 세션키 생성 및 발급 과정을 제안하였다. 그리고 세션키 생성단계에서 사용자에 따른 권한 등급을 부여하여 사용자에 알맞은 접근제어 시스템을 설계하였다. 키 설정 및 생성 과정, 디바이스 등록 단계, 사용자 인증 및 통신 프로토콜 과정을 설계하였다.
본 논문에서는 기기에서 수집된 데이터를 통신할 때 등급에 알맞은 사용자로부터 안전한 메시지를 전송할 수 있는 속성기반 암호화 기법에 대해서 연구한다. 그리고 키 생성 프로토콜을 연구하여 사용자 속성기반을 참고하여 권한 및 등급에 따른 메시지 프로토콜을 설계한다.
사용자는 IoT Device를 사용하기 전 Secure Management Server에서 설정을 완료 후 공개키, 마스터를 생성 받은 후 등록 및 인증, 메시지 통신을 수행한다. 기존의 속성기반 암호화 방식에서 권한등급 값을 해쉬함수를 수행하여 접근제어 파라미터를 설계하였다. 사용자가 IoT Device를 활용하여 Security Management Server에서 공개키를 발급과정은 [Fig.
데이터에 대한 접근 권한 관리가 필수적이며, 권한등급에 알맞은 사용자로 데이터가 올바르게 전송되어야한다. 본 논문에서는 디바이스 등록단계에서 디바이스의 Attrivutegrade를 부여하였고, 메시지 인증단계에서는 사용자에 대한 등급을 비교, 분석하여 등급에 따른 알맞은 데이터를 전송하도록 설계한다.
본 논문에서는 제안한 암호기법의 효율성을 분석하기 위해서 윈도우(Windows 7 Enterprise) Intel(R) Core i7-4970(3.6GHz), 8.00 GB 메모리환경에서 Eclipse Tool을 활용하여 Java Code기반의 암복호화 성능을 비교분석하였다. 기존의 공개키 개인키방식은 RSA, Identification Based Encryption(IBE)와 암호화방식을 비교분석 내용은 [Table 3]과 같다.
IoT환경에서 데이터의 기밀성, 무결성뿐만 아니라 인가되지 않은 접근제어, 데이터의 유출에 대한 프라이버시에 대한 보안위협을 방지하도록 설계하였다. 성능평가 부분에서 IoT환경에서 발생하는 공격기법에 대해서 안전성을 분석하였으며, 효율성을 평가하였다. 기존의 암호 시스템 RSA, IBE과 제안된 암호시스템과의 비교분석하였다.
제안 시스템은 Iot환경을 기반으로 제안 프로토콜을 설계하였다. 속성기반의 암호화 방식을 활용하여 통신에서 수행되는 세션키 생성 및 발급 과정을 제안하였다. 그리고 세션키 생성단계에서 사용자에 따른 권한 등급을 부여하여 사용자에 알맞은 접근제어 시스템을 설계하였다.
암호화 속도, 복호화 속도, 메시지통신의 암∙복호화 수행속도, 서명과정에 대해서 비교분석하였으며, 수치는 나노세컨드로 나타내었다. 기존의 RSA, IBE(Identify based encryption)과 제안된 시스템(ABE : Attribute Based Encryption)기반의 암호성능 평가에서는 RSA보다는 암복호화 측면에서 대략69%, 서명부분에서 대략 40% 향상된 수치를 확인할 수 있었다.
IoT Device을 등록하기 이전의 설정 및 키 생성 절차를 수행하였다. 이를 기반으로 Device 등록과 사용자 인증 및 메시지 통신 시스템을 설계함으로서 안전하고 권한에 따른 알맞은 메시지를 송신할 수 있도록 설계하였다.
중간자 공격, 재생공격과 같은 공격뿐만 아니라 악의적인 사용자에 의한 위장공격을 받을 수 있다. 이를 방지하기 위해서 기존의 암호화 방식이 아닌 속성기반 암호방식을 활용하여 데이터의 기밀성을 강화하였으며, 메시지 통신 및 디바이스 등록을 통하여 SecurityParameter, ServiceProviderCert - value, UserID, UserPwd을 검증 후 상호인증을 수행하여 데이터를 안전하게 전송하도록 설계 하였다.
네트워크 카메라, Iot기반의 스마트 환경, 스마트 헬스케어 환경에서 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해서 속성기반의 암호화기능을 수행하여 종단과 종단과의 데이터의 무결성을 보완하였으며, 디바이스 등록 및 사용자인증 단계에서 공개키 검증 및 마스터키를 사용하여 암⦁복호화를 수행하여 데이터에 대한 무결성을 검증하였다.
수신된 메시지를 복호화 후 연접된 값을 32비트 나눈다. 이후 속성 값을 해쉬함수를 수행하여 연산을 통하여 식별 요청 메시지를 검증한다.
제안 시스템은 Iot환경을 기반으로 제안 프로토콜을 설계하였다. 속성기반의 암호화 방식을 활용하여 통신에서 수행되는 세션키 생성 및 발급 과정을 제안하였다.
그리고 세션키 생성단계에서 사용자에 따른 권한 등급을 부여하여 사용자에 알맞은 접근제어 시스템을 설계하였다. 키 설정 및 생성 과정, 디바이스 등록 단계, 사용자 인증 및 통신 프로토콜 과정을 설계하였다. 제안 프로토콜의 약어에 대한 설명은 [Table 2]와 같다.
인가되지 않은 사용자의 접근제어 및 키 관리 : IoT Device는 비인가 된 사용자의 접근 및 도난/분실로 인하여 Device의 제어권을 획득하여 장치를 오남용할 수 있는 사례가 발생하고 있다. 하지만 본 논문에서는 Device 의 접근제어를 강화하기 위해 설정 및 키 생성과정에서 SecurityParameter발급과정을 수행하였다. 그리고 디바이스 등록과정에서 SecurityParameter검증 및 공개키 및 마스터키를 활용한 식별 메시지를 검증하여 인가되지 않은 사용자의 접근을 차단하였다.
데이터처리
성능평가 부분에서 IoT환경에서 발생하는 공격기법에 대해서 안전성을 분석하였으며, 효율성을 평가하였다. 기존의 암호 시스템 RSA, IBE과 제안된 암호시스템과의 비교분석하였다. 전체적인 성능부분에서는 RSA 암호화부분에서는 69%, 서명부분에서는 40%에서는 향상된 수치가 나왔으나, IBE에서는 전체적인 38%, 서명부분에서 28%에의 저하된 수치가 나왔다.
성능/효과
(3) Attribute Base Encryption Key Gen(GID, AmkΘ , u, GP, Θ) -> ApkGID, u , AmkΘ: 기관들은 사용자의 GlD기반으로 AmkΘ를 발급한다.
기존의 IBE 암호성능보다는 효율성부분에서는 저하된 수치가 나왔지만, 본 논문에서 제안된 암호화방식은 IBE 암호방식의 진화된 방식으로 접근제어부분에서 보안성이 높다. 제안된 암호기법(ABE)은 안전성에 대한 특징으로는 Server가 공격을 당하더라고 Tkey와 PublicKey만 누출되고 중요한 Secretkey는 상호인증으로 통하여 보존됨으로써 키 관리 부분에서 보안성이 높다[10, 13].
암호화 속도, 복호화 속도, 메시지통신의 암∙복호화 수행속도, 서명과정에 대해서 비교분석하였으며, 수치는 나노세컨드로 나타내었다. 기존의 RSA, IBE(Identify based encryption)과 제안된 시스템(ABE : Attribute Based Encryption)기반의 암호성능 평가에서는 RSA보다는 암복호화 측면에서 대략69%, 서명부분에서 대략 40% 향상된 수치를 확인할 수 있었다. 그러나 IBE 부분에서는 암복호화 측면 대략 38%, 서명부분에서는 23%의 저하된 수치를 확인하였다.
기존의 암호 시스템 RSA, IBE과 제안된 암호시스템과의 비교분석하였다. 전체적인 성능부분에서는 RSA 암호화부분에서는 69%, 서명부분에서는 40%에서는 향상된 수치가 나왔으나, IBE에서는 전체적인 38%, 서명부분에서 28%에의 저하된 수치가 나왔다. 그러나 보안성 부분에서는 사용자 권한 및 키 관리 부분을 설계하여 안전한 통신을 수행할 수 있었다.
기존의 IBE 암호성능보다는 효율성부분에서는 저하된 수치가 나왔지만, 본 논문에서 제안된 암호화방식은 IBE 암호방식의 진화된 방식으로 접근제어부분에서 보안성이 높다. 제안된 암호기법(ABE)은 안전성에 대한 특징으로는 Server가 공격을 당하더라고 Tkey와 PublicKey만 누출되고 중요한 Secretkey는 상호인증으로 통하여 보존됨으로써 키 관리 부분에서 보안성이 높다[10, 13]. 속성기반의 암호기반을 활용하면서 AttributeValue를 기반으로 Device와 사용자 등급에 알맞은 메시지를 전송할 수 있다.
후속연구
본 논문에서 제안된 기법은 Iot기반의 Smart Home, Smart Health Care, Smart Grid환경에서 접목하기 위한 통신 프레임 설계에 대한 연구가 필요하며, Device와 제어할 수 있는 Application에 대한 접근 정책 및 규정이 제정되어야 한다. 그리고 기존의 IoT환경에서 발생하는 공격기법 분석과 신규 및 변종공격을 방지할 수 있는 차단할 수 있는 연구가 요구된다.
본 논문에서 제안된 기법은 Iot기반의 Smart Home, Smart Health Care, Smart Grid환경에서 접목하기 위한 통신 프레임 설계에 대한 연구가 필요하며, Device와 제어할 수 있는 Application에 대한 접근 정책 및 규정이 제정되어야 한다. 그리고 기존의 IoT환경에서 발생하는 공격기법 분석과 신규 및 변종공격을 방지할 수 있는 차단할 수 있는 연구가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
속성기반의 암호화 방식이란?
속성기반의 암호화 방식은 기존의 신원기반의 암호화 방식에서 파생되었으며 정보의 속성을 기반으로 암⦁복호화를 수행하는 방식을 정의한다. 대표적으로 CP-ABE (Ciphertext-Policy), KP-ABE(Key-Policy)가 있으며, 다중기관에서 속성을 관리하고 중간기관이 관리하여 키를 발급하는 속성 기반 알고리즘이 연구되고 있다.
IoT 기술의 특성에는 무엇이 있는가?
사용자들로 단말기도 보급되고 대중화 단계에 이르기에 따라 보안관련 과제들이 이슈로 부상되고 있다. IoT 기술은 특성상 데이터를 생성, 보관, 처리하고 할 수 있으며 통신 기능과 함께 데이터를 확보할 수 있어 해커들의 공격기법들이 발생하고 있다. 특히 IoT 환경이 보급된 환경의 단말기는 연산능력이 단순하고 보안성도 많이 취약하다[2, 6, 12, 18].
IoT기반의 기술에는 무엇이 있는가?
최근 IoT기반의 기술들은 급격히 발전되고 있으며 주변의 환경에서 접할 수 있다. 또한 다양한 디바이스와 스마트홈, 스마트 가전, 스마트 카, 스마트 그리드, 헬스케어, 웨어러블 디바이스 등과 같은 서비스가 제공되고 있다[1,11]. 2015년 네트워크기반에서 연결된 디바이스가 대략 49억대에 이르고 있으며, 2020년에는 250억대에 이를 것으로 전망하고 산업적인 측면에서 기여할 것을 예상하고 있다.
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