[논문]패스워드 기반 EAP-TLS

이석준; 양대헌; 정병호; 정교일

패스워드 기반 EAP-TLS
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이석준 (한국전자통신연구원 정보보호연구본부) , 양대헌 (한국전자통신연구원 정보보호연구본부) , 정병호 (한국전자통신연구원 정보보호연구본부) , 정교일 (한국전자통신연구원 정보보호연구본부)

EAP(Extensible Authentication Protocol)[3]은 다양한 인증 방법을 제공하기 위한 표준 인증 메커니즘이다. EAP는 PPP[16], 802.1x[17] 등에서 사용되며, 실제 인증 능력을 가지는 TLS[2] 등과 같은 인증 프로토콜과 결합하여 사용된다. TLS(Transport Layer Security)는 두 peer 간에 전송계층에서 상호 인증, 무결성, 기밀성을 제공하기 위해 개발되었다. TLS 는 상호 인증을 위하여 공개키 기반 인증서를 사용한다. 그러나, 인증서를 사용하는 것은 대부분의 사용자들이 ID, password 기반의 응용에 익숙하다는 것을 생각하면 일반적인 인증 방법이 아님을 알 수 있다. 따라서, EAP-TLS와 같은 인증 방법 역시 그런 면에서 PPP 혹은 802.1x에서 사용하기에 부적합하다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 패스워드 기반 인증 및 키교환 프레임웍을 TLS 에 적용하고 이를 다시 EAP 와 결합한다. 패스워드 기반 EAP-TLS 는 인증서에 관련된 복잡한 연산을 수행하지 않으면서도 안전성에 있어 수학적 증명을 가지며, PPP 혹은 802.1x 서비스를 받고자 하는 사용자가 인증서를 가질 필요가 없는 장점을 가지게 된다.

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문제 정의

이 프레임웍은 단지 보안 강도에 대한 수학적 증명 뿐 아니라 효율성까지 가지고 있으며, 다른 인증 프로토콜에 쉽게 적용할 수 있다는 장점도 가치고 있다. 본 논문에서는 이 프레임웍을 이용한 새로운 패스워드 기반의 TLS 프로토골과 EAP-TLS 프로토콜을 설계한다. 이 프로토콜들은 공개키 인증서를 교환하고 처리할 필요가 없으므로 매우 가벼운 프로토콜이 된다.

가설 설정

수정된 프로토콜이 정상적으로 동작할 수 있도록 클라이언트가 서버로부터 패스워드를 발급받고 나면 다음과 같은 상황이 이루어짐을 가정한다. 단, 패스워드를 발급받는 절차에 대해서는 이 논문에서 다루지 않는다.

제안 방법

3 장 설계된 PTLS 는 클라이언트와 서버 사이에 패스워드 기반의 상호인증 및 키 교환 방법을 제공했다. PTLS 환경에서는 user 와 인증 서버 모두 인증서 관련 연산을 수행할 필요가 없다.
Feige-Fiat-Shamir[ 11 ], Schnwr' s scheme]】기 등과 같은 잘 알려 진영 지식 증명 프로토콜을 사용T다. Nyang 은 [1]의 full paper 에서 Guillous-QuisQuater 프로토콜에 프레임웍을 적용했으나, 본 논문에서는 생략하고 이를 TLS 에 적용한 방법만을 소개하기로 한다. 이를 위해, TLS 를 다소 수정해야 하며, 수정된 TLS 를 PTLS(Password-basedm)라 부르기로 한다
이 논문에서는 패스워드 인증 방식에 기반하여 새로운 TLS 프로토콜을 설계하고 이를 보안성과 효율성 촉면에서 개략적으로 분석하였다. 새로 설계한 PTLS 는 보안성 측면에서 약한 키를 사용함에도 불구하고 active 한 공격에 약한 면을 보이지 않으며, 효율성 측면에서도 기존의 TLS 에 비해 핸드쉐이크시 메시지를 한번 더 주고 받아야 하는 점을 제외하고는 다른 약점을 보이지 않았다.
PTLS 환경에서는 user 와 인증 서버 모두 인증서 관련 연산을 수행할 필요가 없다. 이러한 장점을 바탕으로 우리는 PTLS 를 EAP 에 적용하고자 한다. 그 결과는 림 4)와 같다.
이 프로토콜에 대한 자세한 내용 및 증명은 [1]을 참조하기 바란다. 제안하는 프레임웍은 크게 [1]의 변형된 EKE 와 secret coin tossing 을 하는 대화식 영지식 증명의 두 부분으로 이루어져있다. 여기서 쓰이는 h0와 h0는 모두 일방향 해쉬함수이며, 특히 h0는 해쉬값의 상위 k 비트만을 돌려준다 (k 는 계산효율과 보안강도의 tradeefiF의 정도가 된다).

성능/효과

EAP-PTLS 역시 EAP-MD5 혹은 다른 EAP 에 비해 패스워드를 이용한 인증 방법 제공 및 세션키 교환이 가능하면서도 안전성 증명이 가능하다는 좋은 장점을 지니고 있음을 보았다.
이를 보안성과 효율성 촉면에서 개략적으로 분석하였다. 새로 설계한 PTLS 는 보안성 측면에서 약한 키를 사용함에도 불구하고 active 한 공격에 약한 면을 보이지 않으며, 효율성 측면에서도 기존의 TLS 에 비해 핸드쉐이크시 메시지를 한번 더 주고 받아야 하는 점을 제외하고는 다른 약점을 보이지 않았다. 더군다나 인증서 관련 연산 맟 복잡한 PKI 관련 정의(CA, RA, 인증서 발급/갱신/취소 절차, CRL 인증서 타입 둥) 등이 필요 없음을 생각한다면 큰 장점을 가진 프로토콜이라고 볼 수 있다.

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