사물인터넷(IoT) 환경에서 디피헬만 알고리즘 기반의 동적 키교환 프로토콜

Abstract

IT 기술의 발전은 4차 산업혁명과 더불어 매우 빠르게 발전하고 있다. 특히 사물인터넷(IoT)은 센서 및 통신 기능이 내포된 사물들이 서로 연결되어, 정보를 전송하고, 원격에서 제어, 모니터링 등의 다양한 응용 서비스 구현에 활용된다. 대부분의 사물인터넷(IoT)은 무선 통신을 기반으로 데이터가 전송되므로 도청, 위조, 변조 등의 해킹 위험이 존재하여, 안전한 데이터 전송을 위한 통신 보안은 필수이다. 안전한 통신 보안을 위한 대표적 방법은 인증과 암호화이다. 암호화를 통해서 데이터의 기밀성을 보장하고, 암호화에 사용될 키의 안전한 관리는 IoT 보안의 핵심이다.

본 논문에서는, 사물인터넷(IoT) 환경에서 신뢰할 수 있는 제3자 없이 안전하게 키를 생성할 수 있는, 디피헬만 알고리즘 기반의 동적 키 교환 프로토콜을 제안한다. 디피헬만에 사용되는 Prime Number와 Generator를 펌웨어에 고정하고, 서버에서 생성되는 Seed 난수와 Pseudo Function을 통해 계산된 값을 사용하였다.

기존 Diffie-Hellman 방식은 중간자 공격에 취약하여 반드시 신뢰할 수 있는 제 3자를 통해서 상대방을 인증하는 과정이 필요했지만, 제안 방식은 비밀키 계산에 사용되어지는 값을 펌웨어에 저장하고, Pseudo Function으로 계산되어지므로, 신뢰할 수 있는 제3자 없이 안전한 비밀키 협상이 가능하다. 또한, 기존 Diffie-Hellman 방식보다 통신횟수를 줄였으며, Seed 난수를 활용한 동적 키 갱신이 가능하여 보안성을 향상시켰다. 또한 서버의 연산은 최초 1회 이후에는 키갱신 전까지 연산이 필요 없고, 그에 따라 저사양, 저전력의 IoT제품에 효과적으로 적용할 수 있다.