KR20010008808A - 무선랜에서의 데이터 암호화 방법 - Google Patents

무선랜에서의 데이터 암호화 방법 Download PDF

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KR20010008808A KR1019990026818A KR19990026818A KR20010008808A KR 20010008808 A KR20010008808 A KR 20010008808A KR 1019990026818 A KR1019990026818 A KR 1019990026818A KR 19990026818 A KR19990026818 A KR 19990026818A KR 20010008808 A KR20010008808 A KR 20010008808A
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Abstract

본 발명은 전송하고자 하는 데이터 프레임의 헤더 및 데이터를 스크램블 폴리노미얼(scramble polynomial)을 사용하여 암호화하도록 된 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 송신데이터에 암호화를 수행하여 무선랜으로 전송하고, 수신된 암호화된 데이터를 복호화하는 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에 있어서, 송신하고자 하는 데이터에 스크램블 폴리노미얼을 사용하여 소정의 암호화를 수행하여 데이터 전송측으로 출력하고,수신된 암호화 데이터를 상기 스크램블 폴리노미얼을 적용하여 복호화하도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

무선랜에서의 데이터 암호화 방법{ENCRYPTION METHOD BY SCRAMBLE ON WLAN}
본 발명은 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전송하고자 하는 데이터 프레임의 헤더 및 데이터를 스크램블 폴리노미얼(scramble polynomial)을 사용하여 암호화하도록 된 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 송신된 데이터가 읽혀지거나 복사되거나 그리고 누군가에 의해 조작되지 않도록 확실히 해줄 수 있는 가장 안전한 방법은 암호화기법 (cryptography)를 이용하는 것이다. 이는 데이터가 전송되기 전에 암호화하여 전송한 후 수신측에서 그 암호화된 데이터를 해독해주는 방법이다.
한편, 무선랜은 유선랜에 비해 보안이 약하다는 의견이 대두되어 군이나 보안을 요하는 시큐리티 시스템에서는 유선에 비해 무선랜 시스템을 꺼리는 경향이 있다. 이때문에 IEEE 802.11에서는 WEP(Wired Equivalent Privacy)이라는 암호화 방법을 제안하고 있다.
도 1은 이러한 종래 WEP을 이용한 무선랜에서의 암호화방법을 보인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 무선랜 시스템에서의 암호화 방법은 송신기에서 임의의 키이(key)값을 이용하여 각 데이터마다 특수 코드를 곱하여 송신하고, 수신기에서는 역으로 같은 코드를 곱하여 암호를 푸는 방법이다.
이때 사용되는 키이는 암호화와 그의 해독과 관계하여 송,수신국이 이용하는 임의로 선택한 비트나 캐릭터들의 집합이며 이러한 비밀 키이를 이용하는 방식에는 데이터 엔클립션 스탠다드(Data Encryption Standard:DES)방식이나 공개키(public key)방식이 있다. 이러한 비밀 키이를 이용한 암호화방법에서는 암호화된 비밀키를 수신측에 보낼 필요가 있으므로 제 3 자에 의해 통신 회선상의 상기 비밀 키가 도청되면 이후 용이하게 복호화할 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 공개키방식에서는 복호하는 키이를 송신할 필요는 없으나 복호키가 공개되어 있으므로 송신자만 알기만 하면 수신측에서 용이하게 암호화된 데이터를 복호할 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 무선랜 시스템의 표준인 802.11은 데이터를 프레임 단위로 송수신한다. 이때 랜의 특성을 고려하여 데이터의 헤더부분인 PLPC부분이 추가로 붙게 되는 데, PLPC헤더는 시그널 필드, 서비스 필드, 길이필드, CRC필드등으로 구성되며 보내고자 하는 데이터의 길이, 변조방식, 전송속도에 관한 정보를 가지고 있다.
이러한 종래 비밀 키이를 이용한 암호화방법에서는 헤더부분에는 보안을 걸지 않고 송신하고자 하는 데이터에만 보안을 걸기 때문에 근복적인 대책이 필요하다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은 무선랜 시스템을 통해 데이터를 송/수신하는 데 있어서 통신의 비밀 보장성을 향상시킬 수 있도록 된 무선랜에서의 데이터 암호화 방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래 무선랜에서의 데이터 암호화 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명을 구현하기 위한 스크램블러 및 디스클램블러의 구성을 보인 도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10...스크램블러, 20...데이터송신부,
30...데이터수신부, 40...디스크램블러.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 방법은 송신데이터에 암호화를 수행하여 무선랜으로 전송하고, 수신된 암호화된 데이터를 복호화하는 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에 있어서,
송신하고자 하는 데이터에 스크램블 폴리노미얼을 사용하여 소정의 암호화를 수행하여 데이터 전송측으로 출력하고, 수신된 암호화 데이터를 상기 스크램블 폴리노미얼을 적용하여 복호화하는 것을 특징으로 한다.
이하에는 본 발명의 양호한 시스템에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 방법의 구성 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 방법을 설명하기 위한 장치 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구현하기 위한 무선랜에서의 데이터 암호화 방법는 송신하고자 하는 데이터에 스크램블 폴리노미얼을 적용하여 소정의 암호화를 행하는 스크램블러(scrambler)(10)와, 상기 스크램블러(10)로부터 암호화되어 출력되는 데이터를 무선 데이터로 송신하는 데이터 송신부(20)와, 상기 암호화된 데이터를 수신하는 데이터 수신부(30)와, 상기 데이터 수신부(30)를 통해 수신된 암호화된 데이터를 복호화하여 출력하는 디스크램블러(descrambler)(40)를 구비하여 이루어진다.
이러한 구성에 있어서, 상기 스크램블러(10)는 송신하고자 하는 데이터에 소정의 암호화를 행하기 위하여 스크램블 폴리노미얼이라는 다항식을 이용한다. 이러한 스크램블 폴리노미얼(scramble polynomial)은 차수가 7인 경우를 예로 들면 아래의 표 1에서와 같이 18가지의 스크램블 폴리노미얼이 존재한다.
G 폴리노미얼(x) G 폴리노미얼(x)
1 (0,3,7) 2 (0,1,2,3,7)
3 (0,2,3,4,7) 4 (0,1,2,4,5,6,7)
5 (0,1,2,3,4,5,7) 6 (0,2,4,6,7)
7 (0,1,7) 8 (0,1,2,3,5,6,7)
9 (0,1,2,6,7) 10 (0,2,5,6,7)
11 (0,6,7) 12 (0,1,4,6,7)
13 (0,1,3,5,7) 14 (0,4,5,6,7)
15 (0,1,2,5,7) 16 (0,3,4,5,7)
17 (0,2,3,4,5,6,7) 18 (0,4,7)
이러한 스크램블 폴리노미얼은 스크램블러 및 디스클램블러에서 데이터를 암호화 또는 복호화하기 위한 적용되는 것이며, 본 발명에서는 상기한 18개의 폴리노미얼중에서 스크램블러 및 디스크램블러를 제작하는 제작자의 판단에 따라 임의로 결정된 하나의 폴리노미얼을 사용하게 된다. 이때, G=1인 경우의 폴리노미얼은 G(X)=Z-7+Z-3+1과 같다. 이하에는 G=1인 경우의 폴리노미얼을 적용하여 데이터 암호화를 수행하는 것을 설명하기로 한다.
한편, 스크램블러(10) 및 디스크램블러(40)는 이러한 폴리노미얼을 수행하기 위한 구성을 가진다. 도 3(a)및(b)는 각각 본 발명을 구현하기 위한 스크램블러 및 디스크램블러의 구성을 보인 블록도이다.
스크램블러(10)의 경우에는 입력되는 데이터 스트림을 순차적으로 저장하도록 폴리노미얼의 차수에 상응하여 다수개 마련되는 스크램블 레지스터(11)와, 상기 스크램블 레지스터(11)에 저장되는 데이터를 스크램블 폴리노미얼에 따라 3번째 스크램블 레지스터에 저장된 데이터와 7번재 스크램블 레지스터에 저장된 데이터를 입력받아 배타적 논리합 연산을 수행하는 제 1 배타적논리합게이트(EX-OR)(12)와, 상기 제 1 EX-OR에 의해 배타적 논리합 연산된 데이터(Z′)와 스크램블 레지스터로 새로 입력되는 데이터를 배타적 논리합 연산하여 데이터 송신부(20)로 출력하는 제 2 배타적논리합게이트(13)를 구비한다.
디스클램블러(40)의 경우에도 마찬가지로 암호화되어 입력되는 데이터를 순차적으로 저장하는 디스크램블 레지스터(41)와, 상기 디스크램블 레지스터(41)에 저장된 데이터를 스크램블 폴리노미얼에 따라 3비트 이전의 데이터와 7비트 이전의 데이터를 배타적논리합연산하는 제 3 EX-OR(42)과, 제 3 EX-OR(42)에 의해 출력되는 데이터와 데이터 수신부(30)로부터 입력되는 데이터를 다시 배타적 논리합연산하여 출력하는 제 4 EX-OR(43)을 구비한다.
이하에는 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 방법의 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 데이터 송신측에서는 송신하고자 하는 데이터를 스크램블러(10)에 의해 암호화시키게 되는 데, 일예로 입력되는 데이터가 모두 0이고, 스크램블 레지스터(11)의 초기값이 모두 1인 경우는 다음의 표 2에 도시한 바와 같이 입력 데이터가 암호화되어 출력되게 된다.
입력데이터 Z-1Z-2Z-3 Z-4Z-5Z-6Z-7 Z′ 출력 데이터
1 1 1 1 1 1 1 0
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 0
0 1 0 0 0 1 1 1 1 1
0 1 1 0 0 0 1 1 1 1
0 1 1 1 0 0 0 1 0 1
0 0 1 1 1 0 0 0 1 0
0 1 0 1 1 1 0 0 1 1
0 1 1 0 1 1 1 0 0 1
0 0 1 1 0 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 1 0 1 1 0
이러한 경우 데이터가 입력되면 각 데이터는 레지스터(11)에 순차적으로 저장되고, 3번째와 7번째 레지스터의 데이터는 제 1 EX-OR게이트(12)를 거쳐 배타적 논리합연산된 후 출력되고, 출력된 데이터는 새로 입력되는 데이터와 제 2 EX-OR(12)을 거쳐 배타적 논리합 연산된 후 최종 암호화된 데이터가 송신된다. 따라서, 원래의 데이터는 변이되어 암호화된 데이터로 송신된다.
한편, 디스클램블러(40)의 경우에는 스크램블러에서 암호화하는 과정에서 적용된 스크램블 폴리노미얼을 적용하여 데이터 송신측에서의 송신하고자 했던 원래의 데이터(plain text)로 복호화한다. 이러한 경우에도 디스클램블 레지스터(41)의 초기값이 모두 1이라고 하면 다음의 표 3에서와 같이 데이터 송신측에서의 원래 데이터로 복호화하게 된다.
입력데이터 Z-1Z-2Z-3 Z-4Z-5Z-6Z-7 Z′ 출력 데이터
1 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 0
1 1 0 0 0 1 1 1 1 0
1 1 1 0 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 0 0 0 1 0 0
0 0 1 1 1 0 0 0 1 0
1 1 0 1 1 1 0 0 1 0
1 1 1 0 1 1 1 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 1 0 1 1
디스크램블러(40)의 경우에는 데이터 수신부(30)를 통해 수신된 데이터를 디스크램블러 레지스터(41)에 순차적으로 입력받고, 이때 스크램블러(10)의 경우와 같이 3번째와 7번째 레지스터에서 출력되는 데이터를 제 3 EX-OR게이트(42)를 거쳐 배타적 논리합연산한 후 제 4 EX-OR게이트(43)에서 새로 입력되는 데이터와 배타적 논리합연산하여 출력한다. 이때, 출력되는 데이터는 송신측에서 보내온 원래의 데이터값으로 복구되어 출력되게 된다.
한편, 본 발명의 타실시예에서는 상기 표1에서 도시된 18개의 폴리노미얼중에서 G=1인 경우가 아닌 G=3인 경우의 폴리노미얼을 사용하는 경우, 스크램블 폴리노미얼은 G(x)=Z-7+Z-4+Z-3+Z-2+1이 된다. 따라서, 이러한 폴리노미얼을 적용하기 위한 스크램블러는 폴리노미얼의 배타적 논리합 연산이 필요한 2번째, 3번째, 4번째 및 7번째 스크램블 레지스터로부터 입력신호의 비트값을 출력받고, 각각의 레지스터로부터 출력된 데이터를 상기의 스크램블 폴리노미얼에 맞게 배타적 논리합 연산하기 위하여 4개의 배타적 논리합 게이트(EX-OR)를 구비한다. 마찬가지로 디스크램블러의 경우에도 상기 G=5인 폴리노미얼에 의해 암호화된 데이터를 복호화하기 위하여 동일한 폴리노미얼을 사용하게 되며, 이를 위한 구성은 스크램블러의 구성을 역으로 해석한 것과 같다.
이러한 본 발명에 따른 암호화 방법에서는 시스템의 베이스밴드에서 구현하는 스크램블 폴리노미얼을 사용하여 데이터의 암호화를 수행하기 때문에 전송하고자 하는 원래의 데이터 뿐만 아니라 데이터의 길이, 변조방식, 전송속도에 관한 정보를 가지고 있는 데이터의 헤더 부분에도 상기의 스크램블 폴리노미얼에 의해 암호화를 수행하여 보다 강력한 보안을 유지할 수 있다.
또한, 송신데이터의 암호화를 위해 스크램블 폴리노미얼을 사용하는 것을 도청자가 알게 되는 경우에도 18개의 스크램블 폴리노미얼 중에서 어떤 폴리노미얼을 사용하고 있는지 알 수 없기 때문에 보안을 강화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에서는 스크램블 폴리노미얼을 사용하여 송신하고자 하는 데이터 및 헤더부분에에 암호화를 수행함으로써 데이터의 보안을 강화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 송신데이터에 암호화를 수행하여 무선랜으로 전송하고, 수신된 암호화된 데이터를 복호화하는 무선랜에서의 데이터 암호화 방법에 있어서,
    송신하고자 하는 데이터에 스크램블 폴리노미얼을 사용하여 소정의 암호화를 수행하여 데이터 전송측으로 출력하고, 수신된 암호화 데이터를 상기 스크램블 폴리노미얼을 적용하여 복호화하도록 된 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 데이터 암호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크램블 폴리노미얼은 차수가 7인 경우에 생성되는 18개의 폴리노미얼 중에서 암호화부 및 복호화부에 동일하게 적용된 하나를 임의로 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 데이터 암호화 방법.
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