KR101421241B1 - 네트워크에서의 보안 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템은 주기적으로 키 스트림을 제공하여 단말기의 SA를 갱신하는 서버; 및 상기 서버로부터 단말기의 SA를 변경하고자 키 스트림을 수신하면 그 키 스트림에서 변경된 필드를 확인한 후 저장중인 임의의 키 스트림 정보를 업데이트하고 업데이트된 키 스트림 정보를 이용하여 해당 서버와 보안 정책을 수행하는 단말기를 포함하는 것으로, 서버로부터 주기적으로 제공되는 스트림 notification을 통해 보안 설정을 수행함에 있어서 스트림 notification의 변경되는 특정 필드만을 갱신하여 SA 테이블 생성에 따른 부하를 줄여 시스템의 불필요한 리소스의 낭비를 줄일 수 있는 것이다.

Description

네트워크에서의 보안 시스템 및 방법{Security system and method in network}
본 발명은 유럽 IPDC의 표준으로 되고 있는 DVB-H에서 CBMS, OAI, NCAST 등의 멀티 표준 수신 단말기 그리고 IP based data streaming service를 위한 단말기에서 서버(Server)와의 service & content protection을 위해 사용 IPsec 알고리즘을 제공하는 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템 및 방법을 기술한다.
여기서, IPsec 이란 인터넷과 같은 공중 네트워크 상에서 보안 터널을 사용하여 원격 호스트와 네트워크를 연결해주는 방식이다.
호스트 간 또는 네트워크 간 연결 시 시스템을 안전하게 연결하고 상호 인증하기 위해 IEFT(Internet Engineering Task Force)가 구현한 프로토콜인 IKE(Internet Key Exchange : 인터넷 키 교환)을 사용하는 것을 기본으로 한다.
이러한 IPsec의 연결은 도 1에 도시된 바와 같이 두 가지 논리적 단계로 나 누어진다.
제 1 단계(Phase1)에서 단말기(Responder)(20)는 IPsec을 위해 서버(initiator)(10)와의 연결을 초기화한다.
이때, 서버(10)는 연결을 요청한 단말기의 보안 정보를 확인한 후 key의 암호화를 위한 key management protocol로 IKE/IKEv2 프로토콜을 통해 사용되어질 암호와 모드 및 Diffie-Hellman public value 등을 교환한다.
제 2 단계(Phase2)에서는 IPsec 연결 노드(node) 간에 양방향 인증(authentication)을 위한 SA(security association)가 설정된다.
이때, 암호화 방식, 비밀 세션키 교환 변수 등과 같은 설정 정보를 담은 SA 데이터베이스가 만들어지며, 실제 단말기(20)와 서버(10) 사이에 IPsec 연결을 관리한다. 상기와 같은 단계를 통해 IPsec이 설정된 후 데이터의 안정적인 송수신이 가능하게 된다.
그러나 종래 DVB-H(CBMS, OAI, BCAST), 데이터 스트리밍 서비스(Data streaming service) 같은 서비스에서는 높은 보안 수준을 유지하기 위해 SA의 잦은 변화가 요구되어 진다.
즉, 데이터 분배 서버(data distributor server)가 실시간으로 content & service를 IPsec으로 암호화하기 때문에 기존의 IPsec의 개념으로 SA를 협상(negotiation)하는 것이 아니다.
즉, 제 1 단계는 IKE를 이용하지 않고 pre-negotiation으로 이루어지며(이 부분은 DVB-H만으로 본다면 각각의 specification, 즉, CBMS는 cas solution or DRM profile, OAI는 DRM profile 등으로 각각의 key 관리 방식을 갖는다.)
제 2 단계는 서버의 주기적인 스트림 통보(notification)로 단말기 단의 SA가 갱신되어 진다.
이에 SA의 일부분인 Key part length와 value etc.)만 변함에도 불구하고 단말기(20)는 각각의 SA에 대해 지속적인 SA 생성 및 삭제가 이루어 줘야하는 것으로 비효율적이며, SA를 위한 자원의 관리도 필요하다.
또한 실시간 전송의 특성상 수신되는 콘텐츠 스트림에 사용된 SA와 실시간으로 생성되는 SA의 동기화가 중요한 이슈로 남게 된다. 만약 최적의 동기화를 위한 적당한 방법이 없다면 생성되어진 모든 SA를 확인하는 불필요한 자원(resource) 낭비를 할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 서버로부터 주기적으로 제공되는 스트림 notification을 통해 보안 설정을 수행함에 있어서 스트림 notification의 변경되는 특정 필드만을 갱신하여 SA 테이블 생성에 따른 부하를 줄여 시스템의 불필요한 리소스의 낭비를 줄일 수 있는 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템의 일 측면에 따르면, 주기적으로 키 스트림을 제공하여 단말기의 SA를 갱신하는 서버; 및 상기 서버로부터 단말기의 SA를 변경하고자 키 스트림을 수신하면 그 키 스트림에서 변경된 필드를 확인한 후 저장중인 임의의 키 스트림 정보를 업데이트하고 업데이트된 키 스트림 정보를 이용하여 해당 서버와 보안 정책을 수행하는 단말기를 포함한다.
상기 단말기는, 적어도 하나 이상의 키 스트림 정보를 저장하는 저장부; 서버로부터 단말기의 SA를 갱신하기 위해 키 스트림이 수신되면, 그 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단하는 SA 판단부; 및 상기 SA 판단부를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 저장부에 저장된 임의의 키 스트림 정 보에 변경된 필드만을 업데이트하는 SA 업데이트부를 포함한다.
상기 SA 업데이트부는 상기 저장부에 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트한다. 그리고 상기 저장부는 3개의 키 스트림 정보를 저장한다.
본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 방법의 일 측면에 따르면, 단말기가 서버로부터 단말기의 SA를 변경하고자 키 스트림을 수신하면 그 키 스트림에서 변경된 필드를 확인하는 단계; 키 스트림의 필드 중 변경된 필드를 확인하는 단계; 및 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 단계를 포함한다.
상기 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 단계는, 적어도 하나 이상의 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트하며, 3개의 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트한다.
본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 단말기의 일 측면에 따르면, 적어도 하나 이상의 키 스트림 정보를 저장하는 저장부; 서버로부터 단말기의 SA를 갱신하기 위해 키 스트림이 수신되면, 그 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단하는 SA 판단부; 및 상기 SA 판단부를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 저장부에 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 SA 업데이트부를 포함한다.
상기 SA 업데이트부는 상기 저장부에 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트한다. 그리고 상기 저장부는 3개의 키 스트림 정보를 저장한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템 및 방법에 의하면, 서버로부터 주기적으로 제공되는 스트림 notification을 통해 보안 설정을 수행함에 있어서 스트림 notification의 변경되는 특정 필드만을 갱신하여 SA 테이블 생성에 따른 부하를 줄여 시스템의 불필요한 리소스의 낭비를 줄일 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다. 이 때, 아래에서 설명하는 시스템 구성은 본 발명의 설명을 위해서 인용한 시스템으로써 아래 시스템으로 본 발명을 한정하지 않음을 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해해야할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템은 SA 판단부(110), SA 업데이트부(120), 및 저장부(130)를 포함하는 단말기(100)와 서버(10)를 포함한다.
상기 서버(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 연결을 요청한 단말기(100)의 보안 정보를 확인한 후 key의 암호화를 위한 키 관리 프로토콜(key management protocol)로 IKE/IKEv2 프로토콜을 이용하여 사용되어질 암호와 모드 및 Diffie-Hellman public value 등을 단말기(100)와 교환한다.
이후, 상기 서버(10)는 IPsec 연결 노드(node) 간에 양방향 인증(authentication)을 위한 SA(security association)가 설정하여 단말기(100)로 전송한다. 이때, 암호화 방식, 비밀 세션키 교환 변수 등과 같은 설정 정보를 담은 SA 데이터베이스가 만들어진다.
상기 단말기(100)는 상기 서버(10)로부터 단말기(100)의 SA를 변경하고자 키 스트림을 수신하면 그 키 스트림에서 변경된 필드를 확인한 후 저장중인 임의의 키 스트림 정보를 업데이트하고 업데이트된 키 스트림 정보를 이용하여 해당 서버(10)와 보안 정책을 수행한다. 여기서 키 스트림은 UDP 패킷으로 전송되어진다.
상기 단말기(100)의 저장부(130)는 적어도 하나 이상의 키 스트림 정보를 저장한다. 이때, 상기 저장부(130)는 3개의 키 스트림 정보를 기본으로 저장하며, 그 이상도 사용할 수 있다. 그 이유로는 specification에 명시에 따라 A typical value for the lifetime could be three times the crypto period, 3 state machine를 기본으로 하고 있기 때문이다.
그리고 상기 단말기(100)의 SA 판단부(110)는 서버(10)로부터 단말기(100)의 SA를 갱신하기 위해 키 스트림이 수신되면, 그 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단한다.
또한 상기 단말기(100)의 SA 업데이트부(120)는 상기 SA 판단부(110)를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 저장부(130)에 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트한다.
이러한 상기 SA 업데이트부(120)는 상기 저장부(130)에 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트한다.
상기한 각 구성들에 대한 일반적인 기능 및 각각의 상세한 동작에 대하여는 그 설명을 생략하고, 본 발명에 상응하는 동작 위주로 그 동작들을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 서버(10)는 연결을 요청한 단말기(100)의 보안 정보를 확인한 후 key의 암호화를 위한 키 관리 프로토콜(key management protocol)로 IKE/IKEv2 프로토콜을 이용하여 사용되어질 암호와 모드 및 Diffie-Hellman public value 등을 단말기(100)와 교환한다.
이후, 상기 서버(10)는 IPsec 연결 노드(node) 간에 양방향 인증(authentication)을 위한 SA(security association)가 설정하여 단말기(100)로 전송한다. 이때, 암호화 방식, 비밀 세션키 교환 변수 등과 같은 설정 정보를 담은 SA 데이터베이스가 만들어진다.
한편, 상기 단말기(100)는 상기 저장부(130)를 통해 적어도 하나 이상의 키 스트림 정보(SA1)를 저장한다. 이때, 상기 저장부(130)는 3개의 키 스트림 정 보(SA1, SA2, 및 SA3)를 기본으로 저장하며, 그 이상도 사용할 수 있다. 그 이유로는 specification에 명시에 따라 A typical value for the lifetime could be three times the crypto period, 3 state machine를 기본으로 하고 있기 때문이다.
만약, 저장된 키 스트림 정보가 없을 경우 상기 단말기(100)는 서버(10)로부터 수신된 키 스트림을 통해 상기 저장부(130)에 키 스트림 정보(SA1)를 생성한다.
이후, 상기 단말기(100)는 생성된 키 스트림 정보를 검색한 후 그에 따른 응답 메시지를 해당 서버(10)로 전송하여 서버(10)와 IPsec 보안을 설정한다.
이후, 실시간 콘텐츠 스트림을 제공함에 따라, 상기 서버(10)는 콘텐츠 스트림에 동기화되는 키 스트림을 단말기(100)로 전송해야 한다.
따라서 상기 서버(10)는 동기화된 키 스트림을 단말기(100)로 전송하며 상기 키 스트림은 도 4에 도시된 바와 같이 특정 필드만이 변경된다.
security_parameter_index, next_security_parameter_index, encrypted_traffic_key_material_length, encrypted_traffic_key_material, 및 traffic_key_lifetime를 변경하여 키 스트림을 생성한 후 단말기(100)에 전송한다.
따라서 상기 서버(10)로부터 키 스트림을 수신 받은 해당 단말기(100)는 SA 판단부(110)를 통해 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단한다.
만약, 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하면, 상기 단말기(100)의 SA 업데이트부(120)는 상기 저장부(130)에 저장된 다음 키 스트림 정보(SA2)에 변경된 필드만을 업데이트한다. 만약, 키 스트림 정보(SA2)가 존재하지 않을 경우 생성 하여 저장한다.
이후, 상기 서버(10)로부터 키 스트림을 수신하면, 상기 단말기(100)의 SA 판단부(110)는 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단한다.
만약, 상기 SA 판단부(110)를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 단말기(100)의 SA 업데이트부(120)는 상기 저장부(130)에 저장된 키 스트림 정보(SA3)에 변경된 필드만을 업데이트한다.
이후, 상기 서버(10)로부터 키 스트림을 다시 수신하면, 상기 단말기(100)의 SA 판단부(110)는 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단한다.
만약, 상기 SA 판단부(110)를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 단말기(100)의 SA 업데이트부(120)는 상기 저장부(130)에 저장된 키 스트림 정보(SA1)에 변경된 필드만을 업데이트한다.
이렇듯, 상기 SA 업데이트부(120)는 상기 서버(10)로부터 수신되는 키 스트림을 통해 상기 저장부(130)에 저장된 키 스트림 정보를 업데이트 할 경우, 키 스트림 정보를 추가로 생성하지 않고 저장되어 있는 키 스트림 정보(SA1)에 업데이트한다.
따라서 상기 단말기(100)는 콘텐츠 스트림의 보안 정책 수행 시, 저장된 키 스트림 정보(SA1)를 통해 상기 서버(10)와의 IPsec을 수행한다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 방법에 대해 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 서버(10)는 연결을 요청한 단말기(100)의 보안 정보를 확인한 후 key의 암호화를 위한 키 관리 프로토콜(key management protocol)로 IKE/IKEv2 프로토콜을 이용하여 사용되어질 암호와 모드 및 Diffie-Hellman public value 등을 단말기(100)와 교환한다.
이후, 상기 서버(10)는 IPsec 연결 노드(node) 간에 양방향 인증(authentication)을 위한 SA(security association)가 설정하여 단말기(100)로 전송한다. 이때, 암호화 방식, 비밀 세션키 교환 변수 등과 같은 설정 정보를 담은 SA 데이터베이스가 만들어진다.
이후, 서버(10)로부터 단말기(100)의 SA를 변경하고자 키 스트림을 수신하면 단말기(100)는 그 키 스트림에서 변경된 필드를 확인한다(S11).
이어서, 상기 키 스트림의 필드 중 변경된 필드를 확인한다(S12).
이후, 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트한다(S13). 이때, 상기 단계(S13)는 적어도 하나 이상의 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트하며, 3개의 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 종래 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 처리를 나타낸 신호 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템의 구성을 나타낸 기능블록도.
도 3은 도 2에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템의 보안 처리를 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템에서 키 스트림을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 방법을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 단말기 110 : SA 판단부
120 : SA 업데이트부 130 : 저장부

Claims (10)

  1. 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 시스템에 있어서,
    주기적으로 키 스트림을 제공하여 단말기의 SA를 갱신하는 서버; 및
    상기 서버로부터 단말기의 SA를 갱신하고자 키 스트림을 수신하면 그 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지 판단하여 변경된 필드가 존재하는 경우 저장중인 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하고 업데이트된 키 스트림 정보를 이용하여 해당 서버와 보안 정책을 수행하는 단말기를 포함하는 네트워크에서의 보안 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단말기는,
    적어도 하나 이상의 키 스트림 정보를 저장하는 저장부;
    서버로부터 단말기의 SA를 갱신하기 위해 키 스트림이 수신되면, 그 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단하는 SA 판단부; 및
    상기 SA 판단부를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 저장부에 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 SA 업데이트부를 포함하는 네트워크에서의 보안 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 SA 업데이트부는,
    상기 저장부에 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 네트워크에서의 보안 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 저장부는,
    3개의 키 스트림 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 네트워크에서의 보안 시스템.
  5. 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 보안 방법에 있어서,
    단말기가 서버로부터 단말기의 SA를 변경하고자 키 스트림을 수신하면 그 키 스트림에서 변경된 필드를 확인하는 단계; 및
    키 스트림의 필드 중 변경된 필드를 확인하는 단계; 및
    저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 단계를 포함하는 네트워크에서의 보안 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 단계는,
    적어도 하나 이상의 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 네트워크에서의 보안 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 단계는,
    3개의 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 네트워크에서의 보안 방법.
  8. 적어도 하나 이상의 키 스트림 정보를 저장하는 저장부;
    서버로부터 단말기의 SA를 갱신하기 위해 키 스트림이 수신되면, 그 키 스트림의 필드 중 변경된 필드가 존재하는지를 판단하는 SA 판단부; 및
    상기 SA 판단부를 통해 키 스트림에서 변경된 필드가 확인되면 상기 저장부에 저장된 임의의 키 스트림 정보에 변경된 필드만을 업데이트하는 SA 업데이트부를 포함하는 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 단말기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 SA 업데이트부는,
    상기 저장부에 저장된 키 스트림 정보를 순차적 순환 방식으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 단말기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 저장부는,
    3개의 키 스트림 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 실시간 스트림을 제공하는 네트워크에서의 단말기.
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