KR20010079161A - 무선통신환경에서 인증서를 사용한 장치 인증 및 통신암호 키 분배 방법 - Google Patents

무선통신환경에서 인증서를 사용한 장치 인증 및 통신암호 키 분배 방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 무선 LAN, 이동전화통신망 등의 라디오 주파수를 이용하는 무선통신환경에서 통신 구간의 장치간에 안전한 인증과 암호 키 분배 기능이 수행되도록 하는 인증서 기반의 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법을 제시한 것이다.
이 방법에서 제안하는 인증서 기반의 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법은, 최초 통신 시에 데이터 송수신을 수행하고자 하는 무선통신장치 A에서 다른 무선통신장치 B로 A의 인증서, A의 등록기관 인증서, 그리고 A의 등록기관에 대한 인증기관의 인증서를 전달하는 제1단계, B가 수신한 인증서들을 해당 무선장치 내에서 차례로 검증함으로써 무선통신 대상이 되는 A의 공개키를 검증하는 제2단계, A, B간에 통신을 수행하기에 앞서 B가 특정 통신 세션의 송수신 데이터 암복호에 사용할 통신 암호 키를 통신하고자 하는 A의 공개키로 암호화하여 A에게 전달하는 제3단계, 앞 단계에서 A의 공개키로 암호화된 통신 암호 키를 전달받은 A는 장치내에서 A의 공개키에 대응하는 비밀키로 복호화하여 B와 통신에 사용할 통신 암호 키를 준비하는 제4단계를 포함한다.

Description

무선통신환경에서 인증서를 사용한 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법{The equipment authentication and communication encryption key distribution method in a wireless local area network environments}
이 발명에서는 접속점 장치 및 카드 장치를 이용하는 무선 LAN 환경과 같은 무선통신환경에서 통신하고자 하는 통신장치 간의 장치 인증 기능 및 이에 따른 통신 접근제어 기능, 그리고 무선통신 구간에서 통신 데이터 보호 기능을 제공하는 방법에 관해 기술하고 있다.
이 발명에서 제시하고자 하는 무선통신장치 간의 인증 및 키 분배에 관련된 종래의 대표적인 기술에는 무선 LAN에 적용되는 IEEE 802.11b 표준 문서 규격에서 제시된 개방형 인증 및 공유키 인증 방식 등의 기술이 사용되고 있다.
개방형 인증 방식은 무선 LAN 접속점 장치에 의한 무선 LAN 카드 인증 시에 공개되어 있는 빈 문자열을 사용하는 방식으로 무선 LAN 접속점 장치는 무선 LAN 카드 장치가 정확한 인증 정보를 제공하지 않더라도 무조건적으로 장치를 인증하여 접속점에 연결할 수 있게 하며, 공유키 인증 방식은 통신 시작 전에 상호 공유하도록 설정된 키를 이용하여 시도-응답 절차의 통신을 통해서 시도 절차에 무선 LAN 접속점 장치가 무선 LAN 카드에 제시한 특정 문자열이 응답 절차에 미리 설정된 키로 암호화 하여 무선 LAN 카드에서 무선 LAN 접속점으로 전달되어야 하는 인증을 통과해야만 접속점에 연결할 수 있게 해준다. 또한, IEEE 802.11b 표준 문서에 기술되어 있는 키 분배 방법은, 개방형 인증 방식의 경우에는 키 분배를 위해 무선 LAN 접속점 및 무선 LAN 카드 장치가 키 분배 기능을 갖는 서버와 별도의 추가적인 통신을 수행하여 키를 분배받으며, 공유 키 인증 방식의 경우에는 통신에 사용할 새로운 암호화용 세션 키를 서로 공유하고 있는 공유키를 이용하여 암호화해서 전달함으로써 무선 LAN 접속점과 카드 상호간에 분배되도록 하고 있다.
종래의 기술로는 인증과 키 분배를 별도로 구성하여 수행되게 하거나 특정 키를 고정적으로 사용함으로써 보안상 취약점이 발생하고 있다.
이 발명에서 제시하고자 하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법은 기존의 무선통신장치, 즉 앞에서 기술된 무선 LAN 통신환경의 예처럼 무선 LAN 접속점 장치와 무선 LAN 카드 장치 간에 이뤄지는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법보다 장치 인증에 대한 안전성이 향상되고 통신 암호 키 관리가 용이한 인증서 기반의 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법을 제공하고자 한다.
이러한 방법에서는 RSA 등의 공개키 암호 알고리즘 및 인증서를 이용하여 무선통신환경에 적용가능한 장치 인증, 통신 접근 제어, 그리고 통신 데이터 보호를 제공할 수 있도록 하는 새로운 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법을 제시하고자 한다.
[도 1] : 종래의 장치 인증 및 키 분배 방법 개념도
[도 2] : 인증기관 인증서, 등록기관 인증서 및 장치 인증서 발급 개념도
[도 3] : 무선통신장치간의 통신 개념도
[도 4] : 장치 인증서 내용
[도 5] : 통신 암호 키 전송 메시지 내용
[도 6] : 무선통신환경에서 통신을 요청하는 무선통신장치가 수행해야 하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배관련 절차
[도 7] : 무선통신환경에서 통신 요청에 대해 접속을 허용하는 무선통신장치가 수행해야 하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배관련 절차
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
201: 인증기관 인증서
202: 인증기관
203: 등록기관 인증서
204: 등록기관
205: 장치 인증서
206: 무선통신장치(예, 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드)
301: 컴퓨터(예, 노트북 컴퓨터)
302: 장치 장착
303: 무선통신장치(예, 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드)
304: 인증서 전송 메시지
305: 통신 암호 키 전송 메시지
306: 무선통신장치(예, 무선 LAN 접속점 장치)
이 발명에서 제안하는 인증서 기반의 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법은, 최초 통신 시에 데이터 송수신을 수행하고자 하는 무선통신장치 A에서 다른 무선통신장치 B로 A의 인증서, A의 등록기관 인증서, 그리고 A의 등록기관에 대한 인증기관의 인증서를 전달하는 제1단계, B가 수신한 인증서들을 해당 무선장치 내에서 차례로 검증함으로써 무선통신 대상이 되는 A의 공개키를 검증하는 제2단계, A, B간에 통신을 수행하기에 앞서 B가 특정 통신 세션의 송수신 데이터 암복호에 사용할 통신 암호 키를 통신하고자 하는 A의 공개키로 암호화하여 A에게 전달하는 제3단계, 앞 단계에서 A의 공개키로 암호화된 통신 암호 키를 전달받은 A는 장치내에서 A의 공개키에 대응하는 비밀키로 복호화하여 B와 통신에 사용할 통신 암호 키를 준비하는 제4단계를 포함한다.
이하의 내용에서는 발명에서 제안하고자 하는 인증서 기반의 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법에 대해 무선 LAN 통신환경을 예로 하여 도면을 참조하며 구체적으로 설명한다. 여기에서 기술하는 내용은 발명을 설명하기 위한 것으로써 이 설명에 의해 발명의 제안 내용이 한정되는 것이 아니다.
도 1은 대표적인 종래의 인증 및 키 분배 방법에 대한 실시 예를 나타내고 있다. 도 1에서처럼 무선 LAN을 사용하는 무선통신환경에서 노트북 컴퓨터(101)에 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(103)가 장착(102)되어 전원이 인가되면 카드가 동작하고, 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(103)에서 무선 LAN 접속점 장치(106)를 거쳐 사용자 확인 서버(109)로 접속 요청(104,107)을 전송하게 된다. 접속 요청(104, 107)은 사용자 구분자 및 패스워드를 포함하는 메시지로 구성되며, 무선 LAN 접속점 장치(106)는 이러한 접속 요청(104, 107)을 사용자 확인 서버(109)로 전달하기 위해 사용자의 접근을 무조건 허용한다. 만약, 접속 요청(104, 107)을 사용자 확인 서버(109)가 허용하면 사용자 확인 서버(109)에 의해 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(103)과 무선 LAN 접속점 장치(106)로 통신 암호 키(105, 108)이 각각 전달되어 이후의 통신을 암호화하여 수행하는데 사용하게 된다. 접속 요청(104, 107)이 사용자 확인 서버(109)에 의해 거부되면 무선 LAN 접속점 장치(106)는 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(103)의 접속을 차단하게 된다.
도 2에서 인증기관(202)은 자신에 대한 인증서(201)를 자기 스스로 발급하여 저장, 관리한다. 또한, 인증기관(202)은 무선통신장치(206)를 등록하고 관리하는 등록기관(204)에 대한 인증서(203)를 발급하여 등록기관(204)에 전달한다. 다시 등록기관(204)은 무선통신장치, 예를 들어, 무선 LAN 카드와 같은 장치(206)에 대한 인증서(205)를 발급하여 장치(206)에 저장하게 된다. 무선통신장치(206)는 인증서 발급 과정이 완료되면 인증기관 인증서(201), 등록기관 인증서(203) 및 장치 인증서(205)를 장치 내의 메모리에 저장하게 된다. 그리고, 이러한 인증서 발급 과정은 인증기관(202) 및 등록기관(204)에 의해 인증서 발급 준비가 되었을 때 무선통신장치(206)의 생산 또는 운영 중에 수행될 수 있다.
도 3에서처럼 무선 LAN을 사용하는 무선통신환경에서 노트북 컴퓨터(301)에 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(303)가 장착(302)되어 전원이 인가되고 카드가 동작하기 시작하면, 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(303)에서 무선 LAN 접속점 장치(306)로 인증서 전달(304)이 이뤄지며, 무선 LAN 접속점 장치(306) 내에서는 전달받은 인증서를 검증하게 되고 검증을 통과하면 통신암호키 전달(305)을 수행하게 된다. 여기에서 사용되는 인증서 전달(304) 및 통신 암호 키 전달(305)은 잘 정의된 통신 프로토콜을 사용하여 구현한다. 또한, 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(303)로 통신 암호 키 전달(305) 과정에서 전달된 통신 암호 키는 무선 LAN 네트워크 인터페이스 카드(303)와 무선 LAN 접속점 장치(306)간의 통신 암호화에 사용될 통신 세션 키 분배 또는 통신 메시지 인증 코드 생성 등에 이용이 가능하다.
도 4는 무선통신장치 인증서(205) 발급 시에 사용될 인증서 내용을 나타내고 있다. 장치 인증서 일련번호(401)는 무선통신장치 등록기관(204)에서 무선통신장치(206)에 발급되는 인증서(205)의 발급 순서에 따라 순차적으로 증가하는 번호이다. 장치 인증서 발급자 구분자(402)는 무선통신장치 등록기관(204)을 구분하여 나타내는 문자열이다. 장치 인증서 유효기간(403)은 무선통신장치 등록기관(204)에서 무선통신장치(206)에 발급된 인증서(205)가 효력을 갖는 기간을 명시한 것이다. 인증서 발급 대상이 되는 장치 구분자(404)는 무선통신장치(206)를 구분하여 나타내는 문자열이다. 인터넷 망 또는 TCP/IP 상에서 운영되는 네트워크 장치일 경우에 이러한 장치 구분자(404)로 MAC 주소가 사용될 수 있다. 인증하려는 장치의 공개키, 장치 공개키 사용 알고리즘 구분자 및 각종 패러미터(405)는 무선통신장치 등록기관(204)에 의해 발급되는 인증서(205)에 의해 보증되는 공개키 값, 이 공개키를 사용하는 암호 알고리즘 및 알고리즘 수행에 사용되는 각종 패러미터를 제공한다. 장치 인증서 서명 알고리즘 구분자 및 각종 패러미터(406)는 무선통신장치등록기관(204)에 의해 발급되는 인증서(205) 서명에 사용되는 서명 알고리즘 구분자 및 이 알고리즘 수행에 사용되는 각종 패러미터를 나타낸다. 이 항목은 무선통신장치 등록기관(204)이 발급한 인증서(205)에 대한 인증서 검증 시에 사용된다. 장치 인증서 서명 결과 값(407)은 인증서(205)의 내용에 대해 무선통신장치 등록기관(204)이 수행한 인증서 서명 결과 생성되는 값을 나타낸다. 이 항목은 인증서 검증 시에 무선통신장치 등록기관(204)의 공개키 값으로 인증서(205)의 내용이 변경되지 않았는지 혹은 서명이 위조되지 않았는지를 확인함으로써 인증서를 검증하는데 사용된다.
도 5는 최초 무선통신 시작 시에 통신을 요청한 장치에 대한 인증서(304)를 수신하고 인증서 검증 후에 다시 통신 요청 장치로 통신 암호 키(305)를 제공하는 메시지 형식에 대한 내용이다. 통신 암호 키 구분자(501)는 여러 개의 통신 암호 키(305)가 존재할 때 이를 구분하기 위한 문자열을 나타낸다. 통신 암호 키 송신자 구분자(502)는 통신 암호 키(305)를 제공하는 송신자를 구분하기 위한 문자열을 나타낸다. 통신 암호 키 수신자 구분자(503)는 통신 암호 키(305)를 제공받는 수신자를 구분하기 위한 문자열을 나타낸다. 키 수신자의 공개키로 암호화된 통신 암호 키 값(504)은 실제 통신 암호 키 송신자에 의해 통신 암호 키 수신자로 전달되어야 할 통신 암호 키를 나타내며, 이 값은 해당 수신자를 제외하고는 다른 장치에서 수신하더라도 통신 암호 키 값이 노출되지 않도록 통신 암호 키 수신자 구분자(503)에 지정된 수신자의 공개키로 암호화하여 전달한다. 통신 암호 키 전송 메시지 검증 값(505)은 통신 암호 키를 상대방에게 전달하기 위해 사용하는 도5에서의 메시지가 전송 중에 위변조되지 않았다는 것을 수신측에서 검증할 수 있게 해주는 값으로 사용한다.
도 6은 이 발명에서 제안하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배를 사용하는 무선통신환경에서 통신을 요청하는 무선통신장치가 수행해야 하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배관련 절차를 나타내고 있다. 무선통신을 수행하고자 하는 무선통신장치에 전원이 인가되면 장치 초기화(601)가 수행된다. 다음으로 해당 무선통신장치는 자신의 메모리에 저장되어 있는 인증서들(602)을 전송할 준비(603)를 한다. 인증서를 전송하는 구체적인 방법은 통신 프로토콜을 적용하여 구현하는 방법에 따라 다르겠지만, 특정 메시지 형태로 만들어서 전송(604)한다. 인증서를 송신(604)하고 난 뒤에는 통신하고자 하는 상대 무선통신장치로부터 통신 암호 키가 전송되어 왔는지를 주기적으로 확인(605)한다. 만일, 통신 암호 키가 상대 무선통신장치로부터 수신되지 않을 때는 다시 장치 초기화(601)를 수행하고 인증서 준비(603) 및 인증서 송신(604)을 수행하고 통신 암호 키 수신(605)을 기다리거나, 통신 암호 키가 수신되었는지를 확인하는 과정(605)만을 반복하여 수행한다. 통신 암호 키를 상대 무선통신장치로부터 전송받았을 경우에는 수신한 통신 암호 키가 정당한 키인지를 검증(606)한다. 통신 암호 키 검증(606)은 도 5에서 기술한 통신 암호 키 전송 메시지 검증 값(505)을 이용하여 현재 자신의 수신한 통신 암호 키 메시지에서 계산한 값과 메시지에 같이 붙어온 통신 암호 키 전송 메시지 검증 값(505)이 일치하는지를 판단함으로써 수행(607)된다. 검증 결과 일치하지 않는다면 장치 초기화(601)부터 통신 암호 키 검증(606)까지의 과정을 다시 수행하거나 상대 무선통신장치로 통신 암호 키만을 다시 요청하여 통신 암호 키 검증(606)을 수행한다. 통신 암호 키 검증(607)을 통과하면 상대 무선통신장치로부터 전달받은 통신 암호 키가 수신 무선통신장치의 공개키로 암호화되어 전달되기 때문에 통신 암호 키에 대한 복호(608)를 수행한다. 통신 암호 키 복호(608) 후에는 해당 무선통신장치의 메모리에 통신 암호 키(609)를 저장(610)하며, 향후에 상대 무선통신장치와 이뤄지는 새로운 키 교환 및 데이터 암호화에 사용할 수 있다.
도 7은 이 발명에서 제안하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배를 사용하는 무선통신환경에서 통신 요청에 대해 접속을 허용하는 무선통신장치가 수행해야 하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배관련 절차를 나타내고 있다. 무선통신 접속허용을 수행하고자 하는 무선통신장치에 전원이 인가되면 장치 초기화(701)가 수행된다. 다음에 해당 무선통신장치는 인증서 수신 여부 검사(702)를 반복하게 된다. 이 때 무선통신 접속요청과 더불어 인증서가 수신되면 수신된 인증서에 대한 검증(703)을 수행한다. 수신 인증서에 대한 검증(703)은 접속 요청을 해온 무선통신장치가 보내온 인증기관 인증서(201), 등록기관 인증서(203) 및 장치 인증서(205)를 이용하여 인증서의 서명 상태를 확인(704)함으로써 이뤄진다. 확인을 통해 검증을 통과하지 못하면 인증 거부(705)를 통해 해당 무선통신장치의 접속을 차단하고 다시 다른 장치의 접속 요청을 처리하기 위한 단계(702) 수행을 계속한다. 확인 결과 검증을 통과하면 상대 무선통신장치와의 통신에 사용할 통신 암호 키를 생성하고 통신 암호 키 검증 값을 계산(706)하여 상대 무선통신장치의 공개키로 암호화하여 송신(707)한다. 또한, 송신한 통신 암호 키는 상대 무선통신장치와의 암호 통신을 위해 장치 메모리 상에 저장(708)해둔다.
이 발명에서 제시하는 인증서 기반의 장치 인증 및 암호화용 통신 암호 키 분배 방법을 사용하여 무선통신환경에서 장치에 대한 인증을 수행하면 사용자만을 인증하는 것보다 더 강화된 인증을 수행하게 되며, 인증서에 관련된 공개키 및 비밀키 쌍을 이용하여 통신 암호 키를 전달함으로써 무선통신을 수행하고자 하는 장치 간에 안전하고 쉬운 방법으로 키 분배를 수행하는 것이 가능해진다.

Claims (2)

  1. 무선 LAN, 이동전화통신망 등의 라디오 주파수를 이용하는 무선통신환경에서 인증서를 사용하여 무선통신이 이뤄지는 통신 구간의 장치간에 안전한 인증과 암호 키 분배 기능이 수행되도록 하는 방법에 있어서,
    데이터 송수신을 수행하고자 하는 무선통신장치 A에서 다른 무선통신장치 B로 무선통신장치 A의 인증서, 무선통신장치 A의 등록기관 인증서, 그리고 무선통신장치 A의 등록기관에 대한 인증기관의 인증서를 전달하는 제1단계, 무선통신장치 B가 수신한 인증서들을 해당 무선장치 내에서 차례로 검증함으로써 무선통신 대상이 되는 상대 무선통신장치 A의 공개키를 검증하는 제2단계, 무선통신장치 A, B간에 통신을 수행하기에 앞서 무선 통신장치 B가 특정 통신 세션의 송수신 데이터 암복호에 사용할 통신 암호 키를 통신하고자 하는 상대 무선통신장치 A의 공개키로 암호화하여 A에게 전달하는 제3단계, 앞 단계에서 무선통신장치 A의 공개키로 암호화하여 전달받은 통신 암호 키를 무선통신장치 A내에서 무선통신장치 A의 공개키에 대응하는 비밀키로 복호화하여 무선통신장치 B와 통신에 사용할 통신 암호 키를 준비하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 인증 및 통신 암호 키 분배 방법.
  2. 청구항 1의 제4단계에서 무선통신장치 A, B에 설정된 통신 암호 키를 이용하여 기타 다른 통신관련 세션 키 교환, 데이터 암복호, 메시지 인증 등을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법
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