KR100923858B1 - 케이블 네트워크 시스템 및 케이블 네트워크 동적멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법 - Google Patents

케이블 네트워크 시스템 및 케이블 네트워크 동적멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 케이블 네트워크 동적 멀티캐스팅 세션에서의 보안 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DOCSIS 3.0 네트워크와 같은 케이블 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 순방향 및 역방향의 보안을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 케이블 네트워크상의 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법에 있어서, 제1 DSID 및 제1 SAID가 할당되고, 제1 케이블 모뎀이 가입된 멀티캐스트 그룹을 유지하는 단계; 제2 케이블 모뎀으로부터 가입멀티캐스트세션 메시지를 수신하는 단계; 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하는 단계; 및 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK)를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법을 제공한다.
DOCSIS, 케이블 모뎀, 케이블 모뎀 단말 시스템, 동적 멀티캐스트 세션, 보안

Description

케이블 네트워크 시스템 및 케이블 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법{CABLE NETWORK SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING SECURITY IN CABLE NETWORK DYNAMIC ENCRYPTED MULTICAST SESSION}
본 발명은 케이블 네트워크 동적 멀티캐스팅 세션에서의 보안 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DOCSIS 3.0 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 순방향 및 역방향의 보안을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-007-01, 과제명: Downloadable 제한수신 시스템 개발].
DOCSIS 3.0 네트워크는 채널 결합(channel bonding) 기술을 이용해 HFC 망에서 하향 최대 480Mbps 이상, 상향 최대 120Mbps 이상의 인터넷 데이터 속도를 지원한다. 현재, DOCSIS3.0 표준은 MAC 기술, PHY 기술뿐 아니라 DOCSIS3.0 보안(Security) 기술을 정의한다. DOCSIS3.0 보안 기술은 케이블 모델들이 케이블 모뎀 단말 시스템과 주고받는 데이터들에 대한 암호화를 통해 프라이버시(privacy)를 지원하며, BPI+(Baseline Privacy Interface Plus) 기술을 기반으로 한다.
DOCSIS 3.0 네트워크는 유니캐스트 세션(Unicast Session) 뿐 아니라 멀티캐스트 세션(Multicast Session)도 지원한다. 상기 멀티캐스트 세션의 데이터들은 HFC 망의 특성 상 동일 셀에 포함된 모든 케이블 모뎀들에게 브로드캐스팅(broadcasting) 되기 때문에 동일한 HFC 망에 연결된 케이블 모뎀 중 악의적(malicious) 케이블 모뎀이 존재한다면, 상기 악의적 케이블 모뎀은 다른 케이블 모뎀으로 전달되는 데이터를 도청(eavesdropping)하는 것이 가능하다. 즉, 상기 데이터를 동일한 HFC 망의 케이블 모뎀은 타 케이블 모뎀의 데이터를 수신할 수 있는 문제점이 발생한다. 이러한 프라이버시 상의 문제점을 해결하기 위해 DOCSIS 3.0 네트워크는 케이블 모뎀 단말 시스템과 케이블 모뎀들 간의 멀티캐스트 스트림을 암호화 해 전송하는 암호화된 멀티캐스트 세션(encrypted multicast session)을 정의한다.
DOCSIS 3.0 표준에서는 암호화된 멀티캐스트 세션으로 정적 암호화 멀티캐스트 세션(static encrypted multicast session)과 동적 암호화 멀티캐스트 세션(dynamic encrypted multicast session)을 정의하고 있다. 정적 암호화 멀티캐스트 세션은 멀티캐스트 세션 도중 케이블 모뎀들의 동적인 가입 및 탈퇴 없이 제공되는 경우이며, 동적 암호화 멀티캐스트 세션은 상기 케이블 모뎀들이 멀티캐스트 세션 중 동적으로 가입 및 탈퇴를 할 수 있는 경우이다. 특히 보안 관점에서 동적 암호화 멀티캐스트 세션은 프라이버시를 지원하기 위해 순방향 보안(forward secrecy) 와 역방향 보안(backward secrecy)가 필요하다.
도 1 및 도 2는 종래의 DOCSIS 3.0 네트워크 상에서 발생할 수 있는 동적 암 호화 멀티캐스트 세션의 순방향 보안(forward secrecy) 및 역방향 보안(backward secrecy)의 취약성을 설명하기 위한 것으로, 도 1을 참조하면, 현재 발표된 DOCSIS 3.0 표준은 트래픽 암호화 키(TEK, Traffic Encryption Key)를 동적으로 업데이트 하는 메커니즘이 정의되어 있지 않기 때문에 악의적인 케이블 모뎀(malicious CM)이 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS)로 탈퇴멀티캐스트세션 메시지(LeaveMulticastSession Message)를 전송한 시점(Tleave)에서 다음 번 상기 트래픽 암호화 키(TEK)를 업데이트하는 시점(T13) 사이에 멀티캐스트 그룹을 탈퇴한 케이블 모뎀은 탈퇴 이후에 발생한 그룹원들 간의 통신내용을 알 수 있는 도청(eavesdropping) 구간(110)이 나타나는 문제점이 있었다.
또한, 도 2를 참조하면, 현재 발표된 DOCSIS 3.0 표준은 트래픽 암호화 키(TEK, Traffic Encryption Key)를 동적으로 업데이트 하는 메커니즘이 정의되어 있지 않기 때문에 악의적인 케이블 모뎀(malicious CM)이 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS)로 가입멀티캐스트세션 메시지(JoinMulticastSession)를 송부한 시점(Tjoin)에서 지난 트래픽 암호화 키(TEK)를 업데이트하는 시점(T22) 사이에 멀티캐스트 그룹을 가입한 케이블 모뎀은 가입 이전에 발생했던 그룹원들 간의 통신내용을 알 수 있는 도청 구간(210)이 나타나는 문제점이 있었다.
본 발명은 케이블 모뎀의 탈퇴멀티캐스트세션 메시지 전송 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템에서의 DBC 메시지 전송 및 트래픽 암호화 키의 업데이트를 통한 순방향 보안을 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 케이블 모뎀의 가입멀티캐스트세션 메시지 전송 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템에서의 DBC 메시지 전송 및 트래픽 암호화 키의 업데이트를 통한 역방향 보안을 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 케이블 네트워크상의 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법에 있어서, 제1 DSID(Downstream Service Identifier) 및 제1 SAID(Security Association Identifier)가 할당되고, 제1 케이블 모뎀이 가입된 멀티캐스트 그룹을 유지하는 단계; 제2 케이블 모뎀으로부터 가입멀티캐스트세션 메시지를 수신하는 단계; 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC(Dynamic Bonding Change) 메시지를 교환하는 단계; 및 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK)를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일측에 따르면, 케이블 네트워크상의 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법에 있어서, 제1 DSID 및 제1 SAID가 할당되고, 제1 케이블 모뎀이 가입된 멀티캐스트 그룹을 유지하는 단계; 제2 케이블 모뎀으로부터 가입멀티캐스트세션 메시지를 수신하는 단계; 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하는 단계; 및 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK)를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 케이블 네트워크 시스템에 있어서, 동일한 멀티캐스트 그룹에 가입된 제1 케이블 모뎀 및 제2 케이블 모뎀을 포함하는 케이블 모뎀부; 및 상기 케이블 모뎀부로 케이블 네트워크를 통하여 데이터 패킷을 포워딩하고, 상기 제2 케이블 모뎀으로부터 탈퇴멀티캐스트세션 메시지(LeaveMulticastSession Message) 수신할 경우, 상기 제2 케이블 모뎀과 DBC(Dynamic Bonding Change) 메시지를 교환한 후, 트래픽 암호화 키(Traffic Encryption Key)를 업데이트 하는 케이블 모뎀 단말 시스템을 포함하고, 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 업데이트된 트래픽 암호화 키에 대응하는 상기 DBC 메시지 및 키 메시지를 상기 제1 케이블 모뎀과 교환하여 멀티캐스트 파라미터를 변경하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 케이블 네트워크 시스템에 있어서, 동일한 멀티캐스트 그룹에 가입된 제1 케이블 모뎀을 포함하는 케이블 모뎀부; 및 상기 케이블 모뎀부로 케이블 네트워크를 통하여 데이터 패킷을 포워딩하고, 상기 제2 케이블 모뎀으로부터 가입멀티캐스트세션 메시지(JoinMulticastSession Message) 수신할 경우, 상기 제2 케이블 모뎀과 DBC(Dynamic Bonding Change) 메시지 및 키 메시지를 교환한 후, 트래픽 암호화 키(Traffic Encryption Key)를 업데이트 하는 케이블 모뎀 단말 시스템을 포함하고, 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 업데이트된 트래픽 암호화 키에 대응하는 상기 DBC 메시지 및 상기 키 메시지를 상기 제1 케이블 모뎀과 교환하여 멀티캐스트 파라미터를 변경하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크 시스템이 제공된다.
본 발명에 의하면 케이블 모뎀의 탈퇴멀티캐스트세션 메시지 전송 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템에서의 DBC 메시지 전송 및 트래픽 암호화 키의 업데이트를 통한 순방향 보안을 제어할 수 있는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면 케이블 모뎀의 가입멀티캐스트세션 메시지 전송 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템에서의 DBC 메시지 전송 및 트래픽 암호화 키의 업데이트를 통한 역방향 보안을 제어할 수 있는 방법이 제공된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 케이블 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속 하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 "트래픽 암호화 키(TEK, Traffic Encryption Key)"는 DOCSIS 데이터 패킷을 암호화하기 위한 암호화 키를 지칭한다.
또한, 본 발명의 "DBC-REQ(Downstream Bonding Change Request)"는 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS, Calbe Modem Termination System)에 의해 전송된 메시지로서, 주어진 동적 멀티캐시트 세션에서의 케이블 모뎀(CM)자격을 추가하거나 삭제하기 위한 요청 메시지를 지칭한다.
또한, 본 발명의 "DBC-RSP(Downstream Bonding Change Response)"는 DBC-REQ에 대응하여 케이블 모뎀(CM)에 의해 전송되는 응답 메시지이다,
또한, 본 발명의 "DBC-ACK(Downstream Bonding Change Acknowledgement)"는 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS)이 DBC-RSP에 대응하여 전송하는 승인 메시지이다.
또한, 본 발명의 "SAID(Security Association Indenfication)"는 케이블 모뎀 단말 시스템과 케이블 모뎀 간 공유되는 암호화 그룹을 식별하기 위한 식별자이다.
또한, 본 발명에서의 케이블 네트워크는 DOCSIS 네트워크에 한정하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어가 수행될 수 있는 DOCSIS 네트워크를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 DOCSIS 네트워크는 백 오피스 네트워크(Back Office Network), HFC 네트워크, 홈 네트워크(Home Network)를 포함한다. 케이블 모뎀(CM, Cable Modem)(321, 322)은 오퍼레이터(operator)의 HFC 네트워크에 연결되어 홈 네트워크로 패킷들(Packets)을 브릿징(bridging)한다.
많은 가입자 단말(CPE, Customer Premises Equipment)은 케이블 모뎀의 LAN 인터페이스에 연결되어 상기 케이블 모뎀과 단일 디바이스(single device) 또는 독립된 스탠드어론 디바이스(standalone device)로 구현될 수 있다. 상기 가입자 단말은 IPv4, IPv6, 또는 IP 어드레스의 두 가지 형태 모두를 사용할 수 있다. 상기 가입자 단말은 전형적인 홈 라우터(home router), 셋탑장치(set-top devices), 또는 PC 등이 될 수 있다.
케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS, Cable Modem Termination System(310)은 HFC 망(350, 360)을 통하여 오퍼레이터의 백 오피스 네트워크 및 코어 네트워크(core network)를 연결한다. 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 백 오피스 네트워크 및 코어 네트워크의 두 도메인(domain) 사이 또는 상향스트림 채널(upstream channel) 및 하향스트림 채널(downstream channel) 사이에서 상기 패킷을 포워딩한다.
도 1의 멀티캐스트 그룹의 멀티캐스트 서비스 플로우(multicast service flow)에는 제1 DSID(Downstream Service Identifier) 및 제1 SAID(Security Association Identifier)가 할당되었다고 가정한다. DSID는 DOCSIS 확장 헤더(extended header)의 20bit 크기를 갖는 값으로 동일한 케이블 모뎀 또는 상기 케이블 모뎀의 그룹에 분포된 패킷 스트림을 구분하는 식별정보이고, SAID는 케이블 모뎀 단말 시스템과 케이블 모뎀 사이의 보안 연관(Security Association)을 구 분짓는 14bit 핸들(handle) 정보이다.
상기 멀티캐스트 그룹에서 탈퇴하고자 하는 제2 케이블 모뎀(322)이 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 탈퇴멀티캐스트세션 메시지(LeaveMulticastSession Message)를 전송하면, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제2 케이블 모뎀(322)과 멀티캐스트 파라미터를 변경하기 위한 DBC(Dynamic Bonding Change) 메시지를 교환한다. 상기 DBC 메시지를 교환한 후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 제1 DSID 에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK1)를 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)로 업데이트한다. 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 멀티캐스트 그룹의 남은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)에 대한 DBC 메시지를 교환함으로써, 탈퇴한 제2 케이블 모뎀(322)이 탈퇴 이후 멀티캐스트 데이터에 대한 도청(eavesdropping)을 방지한다.
만약 제2 케이블 모뎀(322)이 제1 케이블 모뎀이 가입된 멀티캐스트 그룹에 가입하고자 한다면, 제2 케이블 모뎀(322)은 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 가입멀티캐스트세션 메시지(JoinMulticastSession Message)를 전송하고, 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 제2 케이블 모뎀(322)으로 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC 메시지를 교환한다. 상기 DBC 메시지를 교환한 후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK, Traffic Encryption Key)를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트한 후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 멀티캐스트 그룹의 기존 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)에 대한 DBC 메시지를 교환함으로 써, 가입한 제2 케이블 모뎀(322)이 가입 이전 멀티캐스트 데이터에 대한 도청(eavesdropping)을 방지한다. 상술한 순방향 및 역방향에서의 보안 제어 방법은 이하 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 순방향의 보안을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제1 DSID(Downstream Service Identifier) 및 제1 SAID(Security Association Identifier)가 할당되고, 제1 케이블 모뎀(CM1) 및 제2 케이블 모뎀(CM2)이 가입된 멀티캐스트 그룹(multicast group)이 유지된다(단계(S410)). 이후, 상기 멀티캐스트 그룹에서 탈퇴를 하고자 하는 상기 제2 케이블 모뎀으로부터 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS)으로 탈퇴멀티캐스트세션 메시지(LeaveMulticastSession Message)를 수신한다(단계(S420)). 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지를 수신한 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터를 변경을 위한 DBC 메시지를 교환한 후(단계(S430)), 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK1)를 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)로 업데이트한다(단계(S440)). 이후, 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 케이블 모뎀으로 업데이트된 제2 트래픽 암호화 키에 대응한 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC 메시지를 교환한다(단계(S450)). 이 경우, 상기 제1 케이블 모뎀은 상기 제1 SAID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키 Refresh Timer를 영(zero)으로 설정하는 방식으로 만기(expire) 시켜, 탈퇴한 제2 케이블 모뎀의 도청을 방지한다. 이 후 상기 케이블 모뎀 단말 시스템과 상기 제1 케이블 모뎀은 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환함으로써, DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 순방향의 프라이버시를 제어할 수 있다(단계(S460)). 상술한 상기 케이블 모뎀 단말 시스템과 케이블 모뎀 간의 순방향 보안 제어 방법은 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 케이블 모뎀 단말 시스템 및 케이블 모뎀 간 순방향 보안 제어 과정을 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 제1 DSID(DSID 1) 및 제1 SAID(SAID 1)가 할당되고, 제1 케이블 모뎀(CM1, 321) 및 제2 케이블 모뎀(CM2, 322)이 가입된 멀티캐스트 그룹이 유지되는 동적 멀티캐스트 세션에서, 상기 멀티캐스트 그룹에서 탈퇴를 하고자 하는 제2 케이블 모뎀(CM2)(322)은 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS, 310)으로 탈퇴멀티캐스트세션 메시지(LeaveMulticastSession Message)를 전송한다(단계(S501)). 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지를 수신한 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 제2 케이블 모뎀(322)으로 멀티캐스트 파라미터를 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하게 되는데, 우선, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제2 케이블 모뎀(322)으로 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-REQ(Dynamic Bonding Change Request) 메시지를 전송하고(단계(S502), 제2 케이블 모뎀(322)은 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-RSP(Dynamic Bonding Change Response) 메시지를 전송하며(단 계(S503)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제2 케이블 모뎀(322)으로 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-ACK(Dynamic Bonding Change Acknowledgement) 메시지를 전송하게 된다(단계(S504)). 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-REQ 메시지는 상기 보안 멀티캐스트 그룹의 자격 정보를 삭제하는 명령 정보를 포함한다.
이후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK1)를 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)로 업데이트한다(단계(S505)). 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 업데이트된 제2 트래픽 암호화 키에 대응하고, 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하게 된다. 구체적으로 우선, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-REQ메시지를 전송한다(단계(S506)). 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-REQ 메시지는 제1 트래픽 암호화 키를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 명령 정보를 포함한다. 이후, 제1 케이블 모뎀(321)은 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-RSP 메시지를 전송하면(단계(S507)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-ACK 메시지를 전송하게 된다(단계(S508)).
이후, 제1 케이블 모뎀(321)이 상기 제1 SAID에 대응하는 제1 TEK Refresh Timer를 영(zero)으로 설정하고(단계(S508)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)과 제1 케이블 모뎀(321)은 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환하게 되는데, 구체적으로 제1 케이블 모뎀(321)이 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 키 요청(key request) 메시지를 전송하고(단계(S510)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)이 제1 케이블 모뎀(321)으로 키 응답(reply) 메시지를 전송한다(단계(S511)).
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 역방향의 보안을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제1 DSID(Downstream Service Identifier) 및 제1 SAID(Security Association Identifier)가 할당되고, 제1 케이블 모뎀(CM1) 이 가입된 멀티캐스트 그룹(multicast group)이 유지된다(단계(S610)). 이후, 상기 멀티캐스트 그룹에 가입을 하고자 하는 제2 케이블 모뎀으로부터 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS)은 가입멀티캐스트세션 메시지(JoinMulticastSession Message)를 수신한다(단계(S620)). 상기 가입멀티캐스트세션 메시지를 수신한 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터를 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하고(단계(S630)), 상기 제2 케이블 모뎀은 상기 케이블 모뎀 단말 시스템으로 BPKM 키 요청 메시지를 전송한다(단계(S640).
이후, 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK1)를 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)로 업데이트하고(단계(S650)), 상기 제2 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키를 포함하는 BPKM 키 응답 메시지를 전송한다(단계(S660)). 이후, 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC 메시지를 교환한다(단 계(S670)). 이 경우, 상기 제1 케이블 모뎀은 상기 제1 SAID에 대응하는 제1 TEK Refresh Timer를 영(zero)으로 설정하는 방식의 제1 TEK Refresh Timer를 만기(expire)시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 이후, 상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환함으로써, DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 역방향의 프라이버시를 제어할 수 있다(단계(S680)). 상술한 상기 케이블 모뎀 단말 시스템과 케이블 모뎀 간의 역방향 보안 제어 방법은 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 케이블 모뎀 단말 시스템 및 케이블 모뎀 간 역방향 보안 제어 과정을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 멀티캐스트 서비스 플로우(multicast service flow)에 제1 DSID 및 제1 SAID(Security Association Identifier)가 할당되고, 제1 케이블 모뎀(CM1, 321)이 가입된 멀티캐스트 그룹에 가입을 하고자 하는 제2 케이블 모뎀(CM2, 322)은 케이블 모뎀 단말 시스템(CMTS, 310)으로 가입멀티캐스트세션 메시지(JoinMulticastSession Message)를 전송한다(단계(S701)). 상기 가입멀티캐스트세션 메시지를 수신한 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하여, 제2 케이블 모뎀(322)으로 멀티캐스트 파라미터를 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하게 되는데, 구체적으로는 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제2 케이블 모뎀(322)으로 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC- REQ(Dynamic Bonding Change Request) 메시지를 전송하고(단계(S702)), 제2 케이블 모뎀(322)은 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-RSP(Dynamic Bonding Change Response) 메시지를 전송하면(단계(S703)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제2 케이블 모뎀(322)으로 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-ACK(Dynamic Bonding Change Acknowledgement) 메시지를 전송하게 된다(단계(S704)). 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-REQ 메시지는 상기 보안 멀티캐스트 그룹의 자격 정보를 추가하는 명령 정보를 포함한다.
이후, 제2 케이블 모뎀(322)은 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 키 요청(Key Request) 메시지를 전송한다(단계(S705). 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK1)를 제2 트래픽 암호화 키(TEK2)로 업데이트하고(단계(S706)), 제2 케이블 모뎀(322)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키를 포함하는 키 응답(Key Reply) 메시지를 전송한다(단계(S707)).
이후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC 메시지를 교환하게 되는데, 구체적으로는 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-REQ(Dynamic Bonding Change Request) 메시지를 전송한다(단계(S708)). 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-REQ 메시지는 제1 트래픽 암호화 키를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 명령 정보를 포함한다. 이후, 제1 케이블 모뎀(321)은 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 상기 제2 트래픽 암호 화 키에 대응하는 DBC-RSP(Dynamic Bonding Change Response) 메시지를 전송하고(단계(S709)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-ACK(Dynamic Bonding Change Acknowledgement) 메시지를 전송한다(단계(S710)). 이후, 제1 케이블 모뎀은 상기 제1 SAID에 대응하는 제1 TEK Refresh Timer를 영(zero)으로 설정하는 방식으로 제1 TEK Refresh Timer를 만기(expire) 시킨다(단계(S711)).
이후, 케이블 모뎀 단말 시스템(310)은 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환하게 되는데, 구체적으로는 제1 케이블 모뎀(321)이 케이블 모뎀 단말 시스템(310)으로 키 요청(Key Request) 메시지를 전송하고(단계(S712)), 케이블 모뎀 단말 시스템(310)이 제1 케이블 모뎀(321)으로 상기 제2 트래픽 암호화 키를 포함하는 키 응답(Key Reply) 메시지를 전송한다(단계(S713)). 본 발명에 의하면 케이블 모뎀의 가입멀티캐스트세션 메시지 전송 이후, 케이블 모뎀 단말 시스템에서의 DBC 메시지 전송 및 트래픽 암호화 키의 업데이트를 통한 역방향 보안을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 계층으로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 DOCSIS 3.0 네트워크 상에서 발생할 수 있는 동적 암호화 멀티캐스트 세션의 순방향 보안(forward secrecy) 및 역방향 보안(backward secrecy)의 취약성을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어가 수행될 수 있는 DOCSIS 네트워크를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 순방향의 보안을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 케이블 모뎀 단말 시스템 및 케이블 모뎀 간 순방향 보안 제어 과정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 역방향의 보안을 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 의한 DOCSIS 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 케이블 모뎀 단말 시스템 및 케이블 모뎀 간 역방향 보안 제어 과정을 도시한 것이다.

Claims (20)

  1. 케이블 네트워크 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법에 있어서,
    제1 DSID 및 제1 SAID가 할당되고, 제1 케이블 모뎀 및 제2 케이블 모뎀이 가입된 멀티캐스트 그룹을 유지하는 단계;
    상기 제2 케이블 모뎀으로부터 탈퇴멀티캐스트세션 메시지를 수신하는 단계;
    상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터를 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하는 단계; 및
    상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK)를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC 메시지를 교환하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 DBC 메시지를 교환하는 상기 단계는,
    상기 제2 케이블 모뎀으로 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-REQ 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제2 케이블 모뎀으로부터 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-RSP 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 케이블 모뎀으로 상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-ACK 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탈퇴멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 상기 DBC-REQ 메시지는 상기 보안 멀티캐스트 그룹의 자격 정보를 삭제하는 명령 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC 메시지를 교환하는 상기 단계는,
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-REQ 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제1 케이블 모뎀으로부터 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-RSP 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-ACK 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 상기 DBC-REQ 메시지는 제1 트래픽 암호화 키를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 명령 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀은 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 상기 DBC 메시지를 교환한 이후, 상기 제1 SAID에 대응하는 제1 TEK Refresh Timer를 만기(expire)시키는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀과 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀과 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환하는 상기 단계는,
    상기 제1 케이블 모뎀으로부터 키 요청 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 케이블 모뎀으로 키 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  10. 케이블 네트워크상의 동적 멀티캐스트 세션에서의 보안 제어 방법에 있어서,
    제1 DSID 및 제1 SAID가 할당되고, 제1 케이블 모뎀이 가입된 멀티캐스트 그룹을 유지하는 단계;
    제2 케이블 모뎀으로부터 가입멀티캐스트세션 메시지를 수신하는 단계;
    상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하여 상기 제2 케이블 모뎀으로 멀티캐스트 파라미터 변경을 위한 DBC 메시지를 교환하는 단계; 및
    상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키(TEK)를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 케이블 모뎀으로부터 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC 메시지를 교환하는 상기 단계는,
    상기 제2 케이블 모뎀으로 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC- REQ 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제2 케이블 모뎀으로부터 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-RSP 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 케이블 모뎀으로 상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 DBC-ACK 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 케이블 모뎀으로부터 상기 케이블 모뎀 단말 시스템으로 키 요청 메시지를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가입멀티캐스트세션 메시지에 대응하는 상기 DBC-REQ 메시지는 상기 보안 멀티캐스트 그룹의 자격 정보를 추가하는 명령 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 DSID에 대응하는 제1 트래픽 암호화 키를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 상기 단계는,
    상기 제2 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키를 포함하는 키 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC 메시지를 교환하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC 메시지를 교환하는 상기 단계는,
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-REQ 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제1 케이블 모뎀으로부터 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-RSP 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 DBC-ACK 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 상기 DBC-REQ 메시지는 제1 트래픽 암호화 키를 제2 트래픽 암호화 키로 업데이트하는 명령 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 케이블 모뎀은 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 상기 DBC 메시지를 교환한 이후, 상기 제1 SAID에 대응하는 제1 TEK Refresh Timer를 만기(Expire) 시키는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 케이블 모뎀 단말 시스템은 상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키에 대응하는 키 메시지를 교환하는 상기 단계는,
    상기 제1 케이블 모뎀이 상기 케이블 모뎀 단말 시스템으로 키 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    및 상기 케이블 모뎀 단말 시스템이 상기 제1 케이블 모뎀으로 상기 제2 트래픽 암호화 키를 포함하는 키 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안 제어 방법.
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