Reliable secret key establishment using anti-collision protocol and network coding

Abstract

기존의 디지털 통신 보안 기술은 수학적인 안전성에 기반한 암호 알고리즘 설계 및 구현, 그리고 통신 프로토콜 규격을 준수하는 인증/데이터 보호 프로토콜 설계 및 구현 등이 주요 대상이었다. 암호 알고리즘과 보안 프로토콜의 사용은 필수적으로 통신 당사자 사이의 안전한 키 설립이 보장되어야 한다. 기존의 키 설립 기법은 공개키 기반 구조의 활용, 제3 신뢰 기관 활용 및 비밀키 사전 분배 등이 대표적인 방법이다.

그러나 공개키 기반 구조의 활용 방법은 요구되는 연산량이 너무 크고, 제3 신뢰 기관 활용 방법은 키 분배의 복잡도가 무선 통신 기기의 증가에 따라 $N\cdot(N-1)/2$ 의 크기로 증가하는 단점이 있다. 비밀키 사전 분배 방법 또한 참여하는 무선 통신 기기의 증가에 따라 복잡도와 관리 부담이 제3 신뢰 기관 활용 방법과 마찬가지로 $\mathcal{O}(N^{2})$ 으로 증가하는 단점이 있다. 이러한 단점들로 인하여 기존의 기법들은 자원 제약적인 무선 통신 환경에 적용하기 어렵다. 무선 센서 노드 또는 RFID 태그처럼 낮은 전력에서 동작하고 적은 메모리 크기 및 적은 연산 능력을 가진 무선 통신 기기에서는 자원 제약적인 환경에 적합한 통신량을 최소화하는 안정적인 키 설립이 필요하다.

본 논문에서는 신선한 세션 키 설립의 중요성을 강조하고, 기존의 키 설립 방법들과는 달리 통신 계층 중 낮은 계층에 속하는 네트워크 계층(Layer 3) 과 데이터 링크 계층(Layer 2) 특성을 이용하여 자원 제약적인 소형 디지털 디바이스에 효과적이고 안정적인 키 설립 기법을 제안하고 그 보안성을 검증한다...