KR20020033138A

KR20020033138A - 암호키 교환 방식의 팩시밀리용 암호단말기의 구성

Info

Publication number: KR20020033138A
Application number: KR1020020018350A
Authority: KR
Inventors: 유병욱; 호정환
Original assignee: 주식회사 컴섹
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2002-05-04

Abstract

본 발명은 팩시밀리에 대하여 암호송수신을 위한 팩시밀리에 부착되는 별도의 암호단말기의 구성과 그에 대한 기능에 관한 것이다.

비화를 하지 않는 평문 통신은 팩시밀리엔진을 이용하여 송수신하고 비화인 경우에는 프로세서에 의해 디지털방식으로 암호화를 수행한 다음 모뎀을 이용하여 송신한다. 수신측에서는 모뎀으로 수신하고 프로세서에 의해 복호화 한 다음, 부착된 팩시밀리에 평문으로 변환된 정보를 송신하게 하는 시스템이다.

이 시스템은 한 단말기에서 특별한 조작없이 자동으로 평문에 의한 팩시밀리통신과 비화 팩시밀리통신을 가능하게 하는데 특징이 있다.

모뎀을 이용함으로써 디지털 암호화 방식의 팩시밀리통신 비화가 가능하며 팩시밀리와 PSTN사이에 부착되므로써 이동이 가능하고, 휴대가 가능한 팩시밀리용 암호 단말기 구성에 특징이 있다.

송수신하기 전에 동일한 암호를 양측간에 수동으로 입력해야 하는 기존의 비화기의 기능을 키교환방식이 적용된 엔진을 구성함으로써 자동으로 입력시키고 서로 다른 암호를 사용하여도 비화통신이 가능한 것에 특징이 있다. 즉, 외부에 공개키 암호를 전달하면서 자신의 비밀키 암호를 사용하게 하는 암호키 교환시스템을 구성함으로써 서로의 암호는 달라도 비화통신이 가능하다.

상기의 기능을 수행하기 위하여 모뎀과 팩스신호를 검출하는 신호검출기와 Diffie-Hellman 암호키교환방법의 안전성 향상을 위해 시리얼번호의 전송부와chaos를 이용한 비밀키 생성기를 설치한 수정된 Diffie-Hellman 암호키교환방법을 고안하여 안전한 암호키교환 시스템을 구성한다.

Description

암호키 교환 방식의 팩시밀리용 암호단말기의 구성{Construction of facsimile encryptor by the encryption key exchange}

문서에 빛을 투사한 후, 문서면의 반사량을 각각 측정하여 이를 전화선을 이용하여 원거리의 사용자에게 전송하면, 이를 전송받은 사용자는 수신측 팩시밀리에 의하여 문서로 재현되어 원거리의 사용자가 알 수 있도록 한다.

이러한 팩시밀리는 기존의 전화선을 이용할 수 있고, 전화선이 설치되어 있는 곳이라면 원거리의 사무실이라도 서류 전송이 용이하기 때문에 사무실의 기본 필수기기가 되어 있으며 오늘날 전세계적으로 가장많이 사용되는 통신기기중 하나이다

그러나 이러한 팩시밀리는 기존 전화선을 이용하기 때문에 번호를 잘못 입력하거나 도청기에 의해 도청당하거나 하면 큰 손해를 볼 수 있다 즉, 전화선을 분지하는 방법으로 추가의 팩시밀리와 연결되면 여러대의 팩시밀리에서 동시에 문서 수신이 가능하기 때문에, 보안을 유지해야 하는 민감한 문서를 전송하는 경우, 외부로의 문서유출이 되는 경우가 종종 발생하였고, 보안 유지를 위해서는 일반 우편이나 인편을 사용하여 전달해야만 했기 때문에, 긴급과 보안을 필요로 하는 문서의 처리는 신속한 처리가 되지 못하는 경우가 발생했다.

최근에는 송신측의 팩시밀리에서 읽은 문서의 정보를 분할하여 송신측에서 수신측과 사잔에 약속된 암호를 입력하고 수신측에서도 동일한 암호를 입력한 후에 다수개의 정보를 분할 한 후 랜덤하게 전송하는 팩시밀리 통신 방법은 정보를 수개로 분할하여 전송 순서만을 랜덤하게 전송하는 방법이므로 보안성이 매우 떨어진다.

보안성은 암호장비의 가장 중요한 기능이다. 현재까지의 비화기는 보안이 필요하지 않은 평문에 의한 팩시밀리를 송수신하지 못하고 비화전용의 독립적인 팩시밀리로 기존에 설치되어 있는 팩시밀리를 사용하지 못하는 단점을 갖는다. 또한 비화 팩시밀리통신인 경우 사전에 송수신측 모두에 약속된 동일암호를 지정해야 하므로 암호를 변경하는 것이 어렵고 또한 동일한 암호통신기가 설치된 기기와도 사전에 암호를 약속하지 않으면 비화통신을 할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 팩시밀리에 대하여 암호화 시키지 않을 문서에 대해서는 팩스통신을 하고 비화통신을 위해서는 모뎀을 이용하여 암호화된 디지털통신이 가능하게 한 통신 보안용 암호단말기 구성에 관한 것이다

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 PSTN과 팩시밀리 사이에 부착하는 암호단말기를 구성하고, 별도의 독립적 비화팩시밀리를 설치하지 않으면서 기존의 팩시밀리를 사용하도록 하고, 사용 및 이동의 편리성 및 호환성을 제공하며 한 단말기에서 특별한 조작없이 평문에 의한 팩시밀리통신과 비화 팩시밀리통신을 가능하게 한다. 또한 디지털 암호화 방식의 팩시밀리 비화통신이 가능하도록 하여 팩시밀리통신보안을 제공한다. 외부에 공개키 암호를 전달하면서 자신의 비밀키 암호를 사용하게 하는 암호키 교환시스템을 구성함으로써 송수신측 모두 사용전 암호를 일치시키도록 하는 불편함을 제거하여 서로의 암호가 달라도 비화통신이 가능하게 한다. 이때 수정된 Diffie-Hellman 암호키교환방법을 고안하여 안전한 암호키교환 시스템을 구성한다.

도1 팩시밀리용 암호단말기의 하드웨어 블록도

도2 팩시밀리용 암호단말기의 시스템 구성도

도3 동작상태에 따른 순서도

도4 개량형 Diffie-Hellman 키교환 구성도

도5 비밀개인키 생성구성도

도6 Rosseler 어트렉터의 x(t), y(t), z(t)

본 발명을 이루기 위해 구성한 팩시밀리용 암호단말기의 하드웨어 블록도를 도1에 나타내었다. 도1과 같이 아날로그 먹스(111)로부터 수신되는 신호를 신호해석기(112)에 의해 팩시밀리신호인지 모뎀신호인지를 구분하여 팩시밀리신호인 경우는 SLIC(113)에 의해 팩시밀리엔진(114)으로 처리하고 부착된 팩시밀리로 송신한다.

모뎀신호인 경우는 모뎀(115)에 의해 처리되고 암호기/복호기(116)에 입력된다.

Diffie-Hellman 시스템(117)에 의해 암호키를 생성한 다음, 암호화 또는 복호화를 수행한다. 프로세서(118)는 암호기 및 모뎀과 팩스엔진의 수행과 시스템의 제어를 수행한다.

팩시밀리 비화통신과 기존의 팩시밀리통신을 자동으로 인식하여 처리하기 위한 팩시밀리용 암호단말기 시스템을 위해 도2로 구성한다. 도2에서 비화통신을 위해 서 단말기의 모드변환기(212)를 암호모드로 설정하면 스위치는 1로 연결되고, 부착된 송신팩시밀리(211)로부터 받은 수신처의 DTMF정보와 평문은 버퍼(213)에 저장된다. 암호기/복호기(214)에 의해 암호화된후 모뎀(215)을 통해 PSTN망에 연결되어 있는 수신처로 전송된다. 수신 팩스암호단말기는 수신된 신호가 팩시밀리신호인지 모뎀신호인지를 신호해석기(217)에서 분석한 후 모뎀신호이면 암호화 모드이므로 스위치를 1로 연결하여 모뎀(218)으로 입력되고 평문으로 복호화한 후 부착된 수신팩시밀리(220)로 전송된다. 도2에서 평문에 의한 팩시밀리 통신시에는 암호단말기의 모드변환기(212)의 동작모드를 평문모드로 설정하면 스위치는 2로 연결되고 부착된 팩시밀리로부터 전송된 수신처의 DTMF와 평문은 도1의 FAX Engine(114)에 의해 수신처의 팩시밀리로 전송된다. 수신처에 팩시밀리용 암호단말기가 연결되어 있다면 도1의 신호해석기(112)에서 팩스신호로 인식하여 도2의 FAX Engine(219)에 의해 부착된 수신측 팩시밀리(220)로 평문이 전송된다.

도3은 시스템의 운영을 위한 각 장치들의 상태에 따른 동작 순서도이다. 송신 팩시밀리에서 송신을 개시하면 송신암호단말기(301)가 정상인가를 판단하고 전원이 꺼져 있으면 송신팩스에 에러로 처리하며 정상이면 송신암호단말기(302)의 모드를 점검한다. 송신암호단말기(302)의 모드가 'SEC(암호모드)'이면 수신암호단말기(303)에 암호통신 수신준비를 요구하고 수신된 암호문을 복호화 한 후 수신측 팩시밀리에 전송한다. 만약 수신측 팩시밀리의 전원이 꺼져 있는 경우 수신암호단말기에서 저장하는 프린터모드(308)로 동작된다. 프린터 모드는 팩시밀리의 전원이 켜지면 자동으로 암호문의 출력이 이뤄지도록 하여 암호문이 정상수신 되도록 동작되는 기능중의 하나이다.수신측 암호단말기(303) 상태가 꺼져 있으면 송신암호단말기(302)에 에러로 표현된다. 송신암호단말기(302)의 모드가 'NONSEC(평문모드)'이면 수신측에 수신암호단말기(304)가 설치되어 켜져있거나 또는 팩시밀리인 경우에는 평문으로 정상수신한다.

따라서 본 발명에 의한 암호단말기는 암호화된 팩스통신 뿐만 아니라 일반 평문에 의한 팩스통신을 수신측에서 자동으로 인식하는 시스템으로 구성되는 특징을 갖는다. 또한 모뎀에 의한 암호화된 디지털통신 방식에 의한 것이므로 안전한 암호화 방식의 적용이 가능한 시스템의 특징을 갖는다.

상기의 암호통신을 위해서는 양측간에 비밀키가 동일해야 한다. 그러나 암호키를 동일하게 하기 위해서는 사전에 약속을 해야 하며 따라서 약속하지 않은 제3자와는 동일한 암호제품을 가지고 있어도 통신이 불가능하다.

이를 해결하려면 Diffie-Hellman 키교환방식을 적용해야 하지만 공개키 교환시 제3자가 물리적으로 통신로에 접속하여 수신처를 가장할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 각 제품마다 물리적으로 고유의 시리얼 번호를 생성하여 송수신처에 발송하므로써 제3자가 수신처임을 가장할 수 있는 가능성을 배제한 개량형 Diffie-hellman 키교환방식의 키생성부(117)를 고안하였다.

키 생성부(117)는 Diffie-Hellman 키교환방식에서 개인의 비밀키 생성시에 카오스를 이용한 난수발생기를 적용함으로써 Diffie-hellman 키교환방식의 안전성을 증대시킬 수 있도록 도4와 도5를 이용하여 이뤄진다. 도4는 본 발명에서 고안한 개량형 Diffie-Hellman 키교환 방식의 구성도이다.

송신자는 도l에서 암호기/복호기(116)에 입력되어 있는 각 제품마다의 고유의 시리얼번호를 도1의 키생성부(117)로 전송한 다음 도4의 (401)(402)에서와 같이 통신선로가 열리면 우선적으로 수신자와 송신자가 서로 주고 받아 저장하여 LCD에 나타낸다 도5는 일회성 난수 발생을 위해 본 발명에서 고안한 비밀개인키 생성시스템이다. 순간 변화되는 정보인 시간정보와 사용자가 입력하는 정보를 256bit로 작성하고 카오스 난수발생기(501)에 입력하여 256bit로 작성된 후 블록암호알고리즘의 CFB,ECB시스템(505)에 입력하여 최종의 비밀개인키 256bit(505)는 작성한다. 작성된 개인키256bit는 순간정보인 시간정보와 동일한 값을 발생시킬 수 없는 카오스발생기에 의해 2차적 암호화되고 블록암호화알고리즘에 의해 암호기에서 발생된 난수로 개인키를 발생하게 됨으로써 개인키에 대한 안전성을 향상시킨다.

본 발명에서는 난수발생기를 카오스의 Rosseler시스템을 이용하여 고안하였다.도6의 (가)는 Rosseler 시스템에서 출력되는 어트렉터로써 연속시스템에서 매우 간단한 카오스의 가장 기본적이고 대표적이며 간단한 기하학적 구조를 나타낸다.

Rosseler 시스템의 미분식은 식 (1)과 같이 나타낸다.

여기서 계수 a, b, c는 조정가능한 상수이다. a, b를 모두 0.2로 설정하고 c만 변화시켜 어트렉터를 구성한다. 도6의 (나)(다)(라)는 시간 t에 따라 변화하는 x(t), y(t), z(t)를 나타낸 것이다. 어트렉터상의 모든 궤도들은 원점으로부터 z축으로 소용돌이쳐 나오는 xy 평면의 부근에서 주로 움직이며, 이 궤도가 원점에서 임계점에 도달되면 처음으로 xy 평면으로부터 들리게 되고, 어떤 z축으로의 한계점에 이르면 평면에 가까운 어트렉터의 소용돌이에 다시 들어간다. 이 궤도의 움직임의 z축 진폭의 크기가 클수록 궤도가 원점에 가깝게 움직이고 방출과 인입에 의한 나선형의 프로세서가 반복된다.

본 발명에서는 카오스 어트렉터의 x(t), y(t), z(t)가 모두 결정론적 시스템에서 나오는 불규칙 신호로 각 x(t), y(t), z(t)는 모두 서로간에 무상관인 점에 착안하여 나수발생기를 발명하였다.

만약 도6의 x(t), y(t), z(t)가 Rosseler 시스템인 것을 모르는 블랙박스(black box)적 시스템에서 출력되는 시계열 신호라고 한다면 원래의 어트렉터 모양인 도6의 (가)를 복원하는 것은 불가능하다. 그것은 또한 x(t), y(t), z(t)의 신호도 역시 재생할 수 없으므로 Rosseler 시스템을 표현하는 식 (1)의 계수와 시간t는 암호의 키로 판단된다.

만약 x(nT)를 x(t)의 시계열 신호라고 하면 다음과 같이 Takens 매립정리를이용하여 어트렉터를 재구성하고, 재구성된 어트렉터로부터 다시 시계열 신호 x'(nT+τ), y'(nT+τ), z'(nT+τ) 각각은 x(t), y(t), z(t)와 무상관 관게를 갖게 될 것이다. 따라서 이러한 Rosseler 어트렉터로부터의 시계열 신호의 시간정보와 사용자 입력정보를 EXCLUSIVE OR 시키면 Rosseler 시스템을 구성하는 요소 즉, 키를 알고 있지 않다면 x(t)를 다시 재생하는 것도 불가능하다. 따라서 식(2)와 같이

식(2)의 T₁, T₂, T₃를 설정한 다음 다음식을 재구성한다.

재구성된 X'[nT]와 Y'[nT], Z'[nT]를 다음 식(4)와 같이 구성하여 C[n]을 도5의 난수(505)로 사용한다.

상기의 카오스 어트렉터에 의한 난수는 도5의 비밀 개인키의 입력으로 사용되어 개인키에 대한 안전성을 향상시키는 효과를 갖는다.

이 시스템은 한 단말기에서 특별한 조작없이 자동으로 평문에 의한 팩시밀리통신과 비화 팩시밀리통신을 가능하게 하며 모뎀을 이용함으로써 디지털 암호화 방식의 팩시밀리통신 비화가 가능하게 함으로써 비도의 향상이 가능하게 된다. 팩시밀리와 PSTN사이에 부착되므로써 사용이 편리하고 기존의 팩시밀리를 이용하므로 이동 및 휴대가 가능하다.

외부에 공개키 암호를 전달하면서 자신의 비밀키 암호를 사용하게 하는 암호키 교환시스템을 구성함으로써 서로의 암호가 달라도 비화통신이 가능하고 통신전 약속된 암호를 입력할 필요가 없다.

시리얼번호의 전송부와 chaos를 이용한 비밀키 생성기를 설치한 개량형 Diffie-Hellman 암호키교환방법을 발명하여 안전한 암호키교환 시스템이 가능하다.

Claims

도1과 같이 모뎀신호 분석기가 설치된 하드웨어로 구성되어, 한 단말기에서 특별한 조작없이 자동으로 평문에 의한 팩시밀리통신과 비화 팩시밀리통신이 가능한 특징을 갖는 팩시밀리용 암호단말기
제1항에서 도2와 같이 비화를 하지 않는 평문 통신은 팩시밀리엔진을 이용하여 송수신하고 비화인 경우에는 프로세서에 의해 디지털방식으로 암호화를 수행한 다음 모뎀을 이용하여 송신하는 단계와 수신측에서 모뎀으로 수신하고 프로세서에 의해 복호화 한 다음, 부착된 팩시밀리에 평문으로 변환된 정보를 송신하게 하는 팩시밀리용 암호단말기
제2항에서의 동작 구성을 위해 도3과 같이 각 구성요소의 동작을 제어하는 방식
모뎀을 이용함으로써 디지털 암호화 방식의 팩시밀리통신 비화가 가능하며 팩시밀리와 PSTN사이에 부착되어 기존의 팩스를 활용하는 이동및 휴대가 가능한 팩시밀리용 암호단말기
상기의 발명을 이루기 위해 도4와 같이 시리얼번호의 전송부와 chaos를 이용한 비밀키 생성기가 설치된 개량형 Diffie-Hellman 암호키교환방법이 적용된 팩시밀리용 암호단말기
상기항의 발명으로 인하여 암호키를 자동으로 입력시키고 공개키 암호를 전달하며 자신의 비밀키 암호를 사용하게 하는 암호키 교환시스템을 구성함으로써 서로의 암호는 달라도 비화통신이 가능한 팩시밀리용 암호단말기