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논문 상세정보

블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴

Blockchain-Based IoT Device Authentication Scheme

초록

ICT 기술이 발달하며 IoT 환경이 주목받고 있다. 하지만 IoT 디바이스는 다양한 사용 용도만큼 디바이스가 동작하는 CPU의 성능도 다양하지만, 인증에 필요한 암호화가 내장되지 않은 CPU를 사용하거나, 공개키 암호가 동작하지 않는 디바이스도 다수 존재한다. 이에 따라, 본 논문에서는 램포트 해시체인, 램포트 서명, 블록체인을 분석하고, 기존 인증 프로토콜 분석을 통해 인증, 무결성 및 부인 방지 기능을 제공하는 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 스킴은 IoT 디바이스에 단순 해시연산만을 요구하여 저성능 IoT 디바이스에서도 동작이 가능해 IoT 환경에서 안전한 인증을 보장할 수 있다.

Abstract

With ICT technology develops, IoT environment is attracting attention. However, IoT devices have various CPU performance as much as various purpose of use. Some IoT devices use the cpu that doesn't support public key cryptogrphy or crypto acceleration. In this paper, we study Blockchain-based IoT Device Authentication Scheme that provides authentication, integirity and non-repudation through analysis of Lamport Hash-chain, Lamport Signature, Blockchain and existing Authentication protocols. The proposed scheme requires only simple hash operation in IoT devices and it can operate in low performance IoT device, thus ensuring secure authentication in IoT environment.

본문요약 

문제 정의
  • IoT 환경에서 공격자들은 IoT 디바이스에 위장 공격, 재사용 공격, DoS 공격 등 다양한 공격을 수행해 IoT 환경 내부로 접근하고자 한다.

    IoT 환경에서 공격자들은 IoT 디바이스에 위장 공격, 재사용 공격, DoS 공격 등 다양한 공격을 수행해 IoT 환경 내부로 접근하고자 한다.

  • 따라서, 본 논문에서는 블록체인 및 램포트 해시체인 등을 활용하여 안전하고 경량화된 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 제안하였다.

    하지만 기존 IoT 인증 프로토콜의 경우 암호화가 내장되지 않은 CPU를 사용하거나, 공개키 암호 연산이 불가능한 저성능 디바이스에 대한 고려가 미흡하다. 따라서, 본 논문에서는 블록체인 및 램포트 해시체인 등을 활용하여 안전하고 경량화된 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 제안하였다.

  • 이에 따라, 본 논문에서는 저성능 IoT 디바이스에서도 동작이 가능한 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 연구해 보다 안전한 인증 방식을 제안하고자 한다.

    이에 따라, 본 논문에서는 저성능 IoT 디바이스에서도 동작이 가능한 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 연구해 보다 안전한 인증 방식을 제안하고자 한다. 본 논문의 2장에서는 블록체인, 램포트 해시체인 및 기존 IoT 인증 절차 및 디바이스 퍼포먼스 등에 대해 분석하고, 3장에서는 2장에서 연구한 내용을 기반으로 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 제안한다.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
램포트 해시체인
램포트 해시체인이란 무엇인가?
클라이언트에서 생성한 비밀 값으로부터 연속적으로 해시 값을 계산하는 방식으로, 효율적 비동기화 방식의 일회용 패스워드 인증 기법이다

램포트 해시체인(Lamport Hash-chain)은 클라이언트에서 생성한 비밀 값으로부터 연속적으로 해시 값을 계산하는 방식으로, 효율적 비동기화 방식의 일회용 패스워드 인증 기법이다. 이를 통한 S/Key 일회용 패스워드 방식이 RFC 2289에 적용되어 있으며, 네트워크상의 도청, 재전송 공격 등으로부터 안전한 개체 인증을 제공한다는 장점이 존재한다 [2,3,4].

Cisco
Cisco는 2018년과 2020년 각각 몇 개의 IoT 디바이스가 인터넷에 연결되어 사용될 것이라고 예측하고 있는가?
2018년에는 350억 개, 2020년에는 500억 개의 IoT 디바이스가 인터넷에 연결되어 사용될 것

최근 ICT 기술의 발달과 함께 목적에 따라 다양한 기능, 성능을 갖는 IoT 디바이스들이 등장하고 있다. Cisco에 따르면, 2018년에는 350억 개, 2020년에는 500억 개의 IoT 디바이스가 인터넷에 연결되어 사용될 것으로 예측되고 있다[1].

IoT 환경
ICT 기술이 발달하면서 IoT 환경이 주목받고 있는데, 반면 어떤 문제가 존재하는가?
IoT 디바이스는 다양한 사용 용도만큼 디바이스가 동작하는 CPU의 성능도 다양하지만, 인증에 필요한 암호화가 내장되지 않은 CPU를 사용하거나, 공개키 암호가 동작하지 않는 디바이스도 다수 존재한다

ICT 기술이 발달하며 IoT 환경이 주목받고 있다. 하지만 IoT 디바이스는 다양한 사용 용도만큼 디바이스가 동작하는 CPU의 성능도 다양하지만, 인증에 필요한 암호화가 내장되지 않은 CPU를 사용하거나, 공개키 암호가 동작하지 않는 디바이스도 다수 존재한다. 이에 따라, 본 논문에서는 램포트 해시체인, 램포트 서명, 블록체인을 분석하고, 기존 인증 프로토콜 분석을 통해 인증, 무결성 및 부인 방지 기능을 제공하는 블록체인 기반 IoT 디바이스 인증 스킴을 제안하였다.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (11)

  1. 1. Cisco, "11th annual Visual Networking Index: Global IP Traffic Forecast Update," Dec. 2015 
  2. 2. L. Lamport, "Constructing digital signatures from a one-way function," Technical Report SRI-CSL-98, SRI International Computer Science Laboratory, Oct. 1979. 
  3. 3. RFC 2289, A One-Time Password System, Feb. 1990. https://www.ietf.org/rfc/rfc2289.txt 
  4. 4. L. Lamport, "Password Authentication with Insecure Communication", Communications of the ACM (24.11), pp 880-772., 1981.11.24. 
  5. 5. Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System," 2008.10.31. 
  6. 6. Ralph C. Merkle, "A digital signature Based on a Conventional Encryption," Advances in Cryptology, Crypto '87. CRYPTO 1987. 
  7. 7. Aaron Aridiri, "Is it possible to secure micro- controllers used within IoT?," EvoThings, 2014.08.27. 
  8. 8. Cynthia Harvey, "75 Top IoT Devices," Datamation, 2016.07.25 
  9. 9. KIISC, "Research on efficient authentication system for machine-to-machine communications," 2010.09.30. 
  10. 10. Enos Letsoalo, Sunday Ojo, "Survey of Media Access Control address spoofing attacks detection and prevention techniques in wireless networks," IST-Africa Week Conference, 2016.05.11. 
  11. 11. H. Kupwade Patil, D. Willis, "Identity based authentication in SIP," IETF draft 2008.02.18. 

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