[논문]IoT기반 클라우드 융합환경에서 안전한 접근제어를 위한 인증서 관리기법 설계

박중오

doi:10.22156/cs4smb.2020.10.07.007

IoT기반 클라우드 융합환경에서 안전한 접근제어를 위한 인증서 관리기법 설계
A Design of Certificate Management Method for Secure Access Control in IoT-based Cloud Convergence Environment 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.7, 2020년, pp.7 - 13

박중오 (성결대학교 파이데이아학부)

초록
AI-Helper

4차 산업혁명의 핵심 IT기술인 사물인터넷은 타산업과 융합되어 사용자로부터 다양한 서비스를 제공하고 있다. IoT 융합기술은 사용자의 편의성 증대에 따른 통신환경에 대한 커뮤니케이션 패러다임을 이끌고 있다. 하지만 빠르게 발전하는 IoT 융합기술에 대한 보안 방안 마련이 시급하다. IoT는 디지털 윤리와 개인정보보호와 밀접한 관계를 가지고 있어, 타 산업에 IoT 도입에 따른 위협요소 대책안을 마련해야한다. 보안사고 발생 시 정보유출, 이미지 실추, 금적적인 손해, 인명피해 등 다양한 문제가 나타날 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 IoT기반 클라우드 융합 환경에서 안전한 접근 제어를 위한 인증서 관리기법을 제안한다. 디바이스 및 사용자 등록, 메시지 통신 프로토콜, 디바이스 갱신 및 관리 기법을 설계하였다. 공격기법 및 취약점에 따른 안전성 분석을 수행하였으며, 기존 PKI 기반 인증서 관리기법 대비 효율성 평가결과 약 32%의 감소된 수치를 확인 할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

IoT which is the core IT of the 4th industrial revolution, is providing various services from users in the conversion with other industries. The IoT convergence technology is leading the communication paradigm of communication environment in accordance with the increase of convenience for users. However, it is urgently needed to establish the security measures for the rapidly-developing IoT convergence technology. As IoT is closely related to digital ethics and personal information protection, other industries should establish the measures for coping with threatening elements in accordance with the introduction of IoT. In case when security incidents occur, there could be diverse problems such as information leakage, damage to image, monetary loss, and casualty. Thus, this paper suggests a certificate management technique for safe control over access in IoT-based Cloud convergence environment. This thesis designed the device/user registration, message communication protocol, and device renewal/management technique. On top of performing the analysis on safety in accordance with attack technique and vulnerability, in the results of conducting the evaluation of efficiency compared to the existing PKI-based certificate management technique, it showed about 32% decreased value.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Distinguish from cloud security threats
그림 Fig. 1. Procedure for registering devices and generating certificates
표 Table 2. Cloud Security Issues and Solutions
표 Table 3. Abbreviation for the proposed protocol
그림 Fig. 2 Message Communication Protocol Procedures
그림 Fig. 3 Device Authentication Value Management Protocol
그림 Fig. 4 Comparing and analyzing the effectiveness of generating and managing certificates according to the amount of issuance
표 Table 4. Comparison of Proposed Protocol and Existing System

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그러므로 본 논문에서는 IoT기반 클라우드 융합환경에서 안전한 통신을 수행하기 위한 인증서 관리 기법을 설계하도록 한다.
본 논문에서는 IoT기반 클라우드 융합환경에서 사용자 및 디바이스에 대한 안전한 통신을 수행하기 위해서 인증서 관리 기법에 대한 프로토콜을 설계하였다. 디바이스 및 사용자 등록절차, 메시지 통신 절차, 디바이스 갱신 절차에 따른 프로토콜을 설계함으로써 접근 권한에 따른 메시지를 송신할 수 있도록 제안하였다
본 장에서는 IoT기반 클라우드 융합환경에서 사용자가 클라우드 서버에 접근시 안전하게 통신을 수행이 가능한 인증서 관리기법을 제안한다. 디바이스 등록, 메시지통신 기법 설계, 디바이스 인증값 관리 프로토콜에 대해서 제안한다.
본 절에서는 디바이스 등록 및 인증서 생성 절차에 따른 프로토콜을 제안하며, Fig 1과 같다.
본 절에서는 디바이스 및 사용자에 따른 접근제어를 강화하기 위한 인증값 관리 프로토콜을 설계하며. Fig 3과 같다

가설 설정

5. MS:OSS는 게이트로부터 사용자 신원 확인값을 요청한다. 메시지를 수신한 게이트웨이는 사용자로부터 사용자의 패스워드, 정보 입력받은 후 사용자의 신원값을 생성한다.

제안 방법

7. 게이트웨이는 CSS로부터 수집된 데이터를 전송 후 CSS는 수신된 데이터에 따른 세션키를 추출하여 GatewayInfo, UserPI를 분석한다.
IoT기반 클라우드 융합환경에서 발생하는 중간자 공격,재전송 공격기법과 인증서 관리 측면, 데이터 변조에 따른 방안에 대해서 안전성을 분석하였다. 효율성 평가부분에서는 기존 PKI기반 인증서 관리 기법과 제안 프로토콜을 분석하여 약 32%의 감소된 수치를 확인 할 수 있었다.
인증서 갱신 관리 측면 : 사용자, 디바이스 접근제어와 인증서 관리를 보안하기 위해서 관리 프로토콜을 설계하였다. 게이트웨이를 통한 주기적인 디바이스 식별 값 관리를 수행 시 사용자의 USER_PW, USER_PI, IoT_IV,IoT_Nonce에 따른 계산을 수행하여 인증서를 재계산한다. 또한 MS:OSS에서 수집된 데이터를 관리하는 게이트웨이의 Gateway_Info를 확인함으로써 인증서 변조를 예방할 수 있다.
본 장에서는 IoT기반 클라우드 융합환경에서 사용자가 클라우드 서버에 접근시 안전하게 통신을 수행이 가능한 인증서 관리기법을 제안한다. 디바이스 등록, 메시지통신 기법 설계, 디바이스 인증값 관리 프로토콜에 대해서 제안한다. 논문 프로토콜에 대한 약어는 Table 3과 같다.
본 논문에서는 IoT기반 클라우드 융합환경에서 사용자 및 디바이스에 대한 안전한 통신을 수행하기 위해서 인증서 관리 기법에 대한 프로토콜을 설계하였다. 디바이스 및 사용자 등록절차, 메시지 통신 절차, 디바이스 갱신 절차에 따른 프로토콜을 설계함으로써 접근 권한에 따른 메시지를 송신할 수 있도록 제안하였다
본 절에서는 제안한 프로토콜에 따른 효율성 평가를 수행한다. 하드웨어 Intel(R) Core i7-4970(3.
기존의 PKI기반 인증서 관리기법과 제안한 프로토콜과의 효율성을 비교분석하였다. 우선 인증서 등록 및 통신절차에서 기존 PKI는 등록대행 기관, 인증기관을 통해 인증서를 발급 후 다른 개체로부터 검증을 수행시 검증기관, 인증기관을 거쳐서 총 4번의 암복호화 인증과정과 전자서명에 따른 1번의 암복호화 과정을 수행한다. 제안한 프로토콜에서는 등록 및 통신과정에서 3번의 암복호화 및 2해쉬함수 검증을 수행함으로써 절차가 간소화된다.
인증서 갱신 관리 측면 : 사용자, 디바이스 접근제어와 인증서 관리를 보안하기 위해서 관리 프로토콜을 설계하였다. 게이트웨이를 통한 주기적인 디바이스 식별 값 관리를 수행 시 사용자의 USER_PW, USER_PI, IoT_IV,IoT_Nonce에 따른 계산을 수행하여 인증서를 재계산한다.
우선 인증서 등록 및 통신절차에서 기존 PKI는 등록대행 기관, 인증기관을 통해 인증서를 발급 후 다른 개체로부터 검증을 수행시 검증기관, 인증기관을 거쳐서 총 4번의 암복호화 인증과정과 전자서명에 따른 1번의 암복호화 과정을 수행한다. 제안한 프로토콜에서는 등록 및 통신과정에서 3번의 암복호화 및 2해쉬함수 검증을 수행함으로써 절차가 간소화된다. 기존 PKI 기반 인증서 관리 시스템과 제안한 인증서 관리 프로토콜은 비교분석 차트는 Fig4와 같다.
본 절에서는 제안한 프로토콜에 따른 효율성 평가를 수행한다. 하드웨어 Intel(R) Core i7-4970(3.6GHz),8.00 GB 메모리와 Windows 10 Pro 64Bit PC환경에서 Eclipse Java 어플리케이션을 활용하여 성능평가를 수행하였다.

데이터처리

기존의 PKI기반 인증서 관리기법과 제안한 프로토콜과의 효율성을 비교분석하였다. 우선 인증서 등록 및 통신절차에서 기존 PKI는 등록대행 기관, 인증기관을 통해 인증서를 발급 후 다른 개체로부터 검증을 수행시 검증기관, 인증기관을 거쳐서 총 4번의 암복호화 인증과정과 전자서명에 따른 1번의 암복호화 과정을 수행한다.

성능/효과

IoT기반 클라우드 융합환경에서 발생하는 중간자 공격,재전송 공격기법과 인증서 관리 측면, 데이터 변조에 따른 방안에 대해서 안전성을 분석하였다. 효율성 평가부분에서는 기존 PKI기반 인증서 관리 기법과 제안 프로토콜을 분석하여 약 32%의 감소된 수치를 확인 할 수 있었다.

후속연구

본 논문에서 제안한 기법은 IoT기술이 융합된 사례뿐 만아니라, 클라우드 고도화 환경(Fog)기반에서도 접목하기 위한 경량화 프로토콜 연구가 필요하다. 또한 신규 및 변종 공격에 따른 대응기법 분석과 차단할 수 있는 연구가 요구된다.
본 논문에서 제안한 기법은 IoT기술이 융합된 사례뿐 만아니라, 클라우드 고도화 환경(Fog)기반에서도 접목하기 위한 경량화 프로토콜 연구가 필요하다. 또한 신규 및 변종 공격에 따른 대응기법 분석과 차단할 수 있는 연구가 요구된다.

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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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