KR20060087271A - 이동통신 가입자 인증의 보안 전송 방법 - Google Patents

이동통신 가입자 인증의 보안 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 WCDMA 방식의 비동기 3G 이동통신시스템에서 이동통신가입자 인증(IMSI: International Mobile Subscriber Indentifier)의 전송 방법에 관한 것으로, 특히 WCDMA 방식의 비동기 3G 이동통신시스템에서 IMSI의 보안 전송 방법에 관한 것이다.
본 발명은 특정 메시지 전송에 있어서, 공개키(public key)와 비밀키(secret key)조합의 암호화 체계가 보안성이 뛰어나다는 점에 착안한 것이다. 즉, 본 발명은, WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신시스템에서 수신단(시스템)이 전송한 공개키를 이용하여, 송신단(단말기)이 IMSI를 암호화 및 MAC(제1 MAC)을 생성하여 수신단에 전송하면, 수신단(시스템)이 수신한 MAC(제1 MAC)과 복호화 한 IMSI로 부터 생성한 MAC(제2 MAC)을 비교하여 무결성을 판단함으로써, IMSI를 안전하게 전송하는 방법이다.
IMSI, 보안전송, WCDMA 비동기 3G 이동통신시스템

Description

이동통신 가입자 인증의 보안 전송 방법{METHODE FOR SENDING IMSI(International Mobile Subscriber Identifier) IN SECURITY}
도1은 종래 IMSI에 의한 인증과정.
도2은 본 발명에 따른 IMSI 보안 전송 방법을 도시한 흐름도.
도3는 본 발명에 따른 실시 예로서, IMSI메시기가 송신단에서 암호화 및 전송되는 것을 도시한 블락도.
도4는 본 발명에 따른 실시 예로서, 수신된 IMSI메시지가 수신단에서 복호화 및 무결성 판단되는 것을 도시한 블락도.
본 발명은 광대역 부호 분할 다중화 접속 (WCDMA:Wideband Code Division Multiplex Access)방식의 비동기 3GPP(3rd Generation Partnership Project, 이하 '3G'라 한다) 이동통신시스템에서 이동통신 가입자 인증(IMSI: International Mobile Subscriber Identifier)의 전송 방법에 관한 것으로, 특히 WCDMA 방식의 비동기 3G 이동통신시스템에서 IMSI의 보안 전송 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 차세대 이동통신인 IMT-2000 비동기 방식에서 구현된 다. IMT-2000 비동기 방식은 WCDMA의 무선 전송 기술과 GSM 표준의 패킷기반 무선통신 서비스(GSM/GPRS : Global System for Mobile communication/General Packet Radio Service)방식의 네트웍 인프라 기술이 결합한 새로운 시스템이다. 상기 비동기 통신방식의 핵심망인 GPRS는 다시 MSC(Mobile Switching Center), GMSC, SGSN(Service GPRS Support Node), GGSN등으로 구성된다. 그리고 무선 접속망은 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)로서 Node B 와 RNC등으로 구성된다.
또한 비동기 3G 이동통신시스템에서 사용하는 단말기는 내부 기능에 따라 이동장비(ME: Mobile Equipment)와 가입자 인증 모듈(USIM:UMTS Subscriber Identity Module)로 구분할 수 있다.
이와 같은 네트웍(network)과 단말기로 구성된 비동기 3G 이동통신시스템에서 IMSI값을 통하여 가입자의 인증이 이루어지는 경우가 있다. 도1은 종래 WCDMA 방식의 비동기 3G 이동통신시스템의 인정과정을 도시한 흐름도이다. 도1을 참조하면, 상기 SGSN의 가입자 위치 정보를 관리하는 VLR(Visitor Location Register,이하 'VLR/SGSN'이라 한다)이 사용자의 단말기(ME/USIM)로 사용자 인증 요청신호를 전송하면(S1), 단말기의 USIM에 저장된 IMSI를 VLR/SGSN에 전송함으로써(S20) 가입자 인증이 이루어진다. 이때 IMSI값의 전송에 의한 인정과정은 3GPP의 보안설계와 관련된 표준 3GPP Spec.33.102에 근거한 것이며, IMSI는 암호화 과정없이 평문(plaintext)으로 전송된다.
이와 같이 WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신 시스템에서 종래 IMSI에 의한 인증과정은 평문으로 전송되기 때문에, 제3자의 공격 내지 도용이 우려되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신 시스템에서 공개키와 비밀키를 이용하여 IMSI를 안전하게 전송하는 방법을 제안하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하게 위하여, WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신 시스템에 있어서,본 발명에 따른 IMSI 보안 전송 방법은,
송신측이 공개키를 이용하여 IMSI를 암호화하고 제1 MAC을 생성하여 전송하는 과정과;
수신측이 상기 전송된 IMSI과 제1 MAC을 수신하여 암호화 된 IMSI를 복호하고, IMSI의 무결성을 판단하는 과정을 포함하여 이루어진다.
바람직하게는, 상기 공개키는, 수신측에서 생성되고 SIB메시지에 포함되어 송신측에 전송된다.
바람직하게는, 상기 공개키는, VLR/SGSN에서 생성된다.
바람직하게는, 상기 제1 MAC은, 단말기에서 MAC알고리즘을 이용하여 생성 된다.
바람직하게는, 상기 IMSI복호는, VLR/SGSN 비동기 3G 이동통신시스템에서 수행된다.
바람직하게는, 상기 수신된 IMSI의 무결성은, VLR/SGSN 상기 복호된 IMSI에 대한 제2 MAC을 생성하여 수신된 상기 제1 MAC과 일치하는지 여부로 판단된다.
바람직하게는, 상기 수신된 IMSI는, 상기 제1 MAC과 제2 MAC이 일치하면 받아들이고, 일치하지 않으면 폐기한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하게 위하여, WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신 시스템에 있어서,본 발명에 따른 IMSI 보안 전송 방법은,
단말기가 공개키를 이용하여 IMSI를 암호화하는 과정과;
상기 공개키를 이용하여 상기 IMSI에 대한 제1 MAC을 생성하는 과정과;
단말기가 상기 암호화 된 IMSI에 제1 MAC을 포함하여 시스템에 전송하는 과정과;
상기 시스템이 상기 수신된 IMSI를 복호하는 과정과;
상기 복호된 IMSI에 대한 제2 MAC을 생성하는 과정과;
상기 시스템이 상기 제2 MAC과 수신한 상기 제1 MAC의 일치 여부를 판단하는 과정과;
상기 판단이 일치하면 상기 수신한 IMSI를 받아들이는 과정을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하게 위하여, WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신 시스템에 있어서,본 발명에 따른 IMSI 보안 전송 방법은,
단말기가 공개키를 이용하여 IMSI를 암호화 하여 시스템에 전송하고, 시스템은 암호화된 IMSI를 수신하여 복호하여 수신된 IMSI의 무결성을 판단하여 IMSI를 받아 들인다.
본 발명은 WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신시스템에서 구현된다. 그러나 본 발명은 다른 표준에 따라 동작하는 무선 통신 시스템에도 적용될 수 있다.
본 발명의 취지는, 특정 메시지 전송에 있어서 공개키(public key)와 비밀키(secret key)조합의 암호화 체계가 보안성이 뛰어나다는 점에 착안하여, 공개키를 이용하여 IMSI메시지를 암호화 하여 전송하고, 상기 IMSI메시지를 복호하는 방법을 제안하는 것이다. 즉, 본 발명은, WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신시스템에서 수신단(시스템)이 전송한 공개키를 이용하여, 송신단(단말기)이 IMSI를 암호화 및 MAC(제1 MAC)을 생성하여 수신단에 전송하면, 수신단(시스템)이 수신한 MAC(제1MAC)과 복호화 한 IMSI로 부터 생성한 MAC(제2 MAC)을 비교하여 무결성을 판단함으로써, IMSI를 안전하게 전송하는 방법이다.
도2은 본 발명에 따른 IMSI 보안 전송 방법을 도시한 흐름도이다. 도2를 참조하면, 본 발명의 IMSI의 전송 방법은 크게 두 과정으로 분류된다. 즉, 송신단(단말기)에서 IMSI가 암호화되어 수신단(시스템)으로 전송되면(S30), 수신단에서 IMSI가 복호되고 상기 IMSI의 무결성을 판단하여 IMSI를 취한다(S40).
도3는, 본 발명의 일과정(S30)을 보다 상세히 도시한 실시 예로서, IMSI메시기가 송신단에서 암호화 및 전송되는 것을 도시한 블락도이다. 도4는 본 발명의 일과정(S40)을 보다 상세히 도시한 실시 예로서, 수신된 IMSI메시지가 수신단에서 복호화 및 무결성 판단되는 것을 도시한 블락도이다.
도2-4를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. WCDMA 방식의 비동기 3G 이동통신시스템인 VLR/SGSN은 공개키와 비밀키를 생성한다(S10). 상 기 생성된 공개키는, 비동기 3G 이동통신시스템의 무선접속망인 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)에서 전송되는 특정 시스템 정보 방송(SIB : System Information Broadcast)메시지에 포함된다. 그리고 상기 UTRAN이 상기 공개키를 포함한 SIB메시지는 단말기(ME/USIM : Mobile Equipment/UMTS Subscriber Identity Module)로 전송된다(S20).
이와 같이 전송된 공개키를 수신한 단말기는, 암호화 알고리즘에 상기 공개키를 이용하여 이동통신 가입자 인증(IMSI:International Mobile Subscriber Identifier)을 암호화 한다(S31). 그리고 보다 안전한 IMSI 전송을 위하여, 공개키 MAC 알고리즘을 이용하여 상기 IMSI에 대한 메시지 보증 코드(MAC:Message Authentication Code)를 생성한다(S33). 상기 생성된 MAC(제1 MAC)은 암호화된 상기 IMSI에 부가적으로 포함되어 VLR/SGSN에 전송된다(S35). 즉, 도3의 블락도에 도시 된 바와 같이 IMSI의 암호화 및 MAC의 생성은 모두 공개키를 이용한다.
VLR/SGSN은, 도4의 블락도에 도시 된 바와 같이, 상기 전송된 암호화 된 IMSI메시지와 MAC(제1 MAC)을 수신하여 각각을 분리한다(S41). VLR/SGSN은, 비밀키를 이용한 복호화 알고리즘에 의하여 상기 암호화 된 IMSI를 복호하고, 공개키 MAC 알고리즘를 이용하여 상기 복호한 IMSI에 대한 MAC(제2 MAC)을 생성한다(S43). 그리고 VLR/SGSN은 상기 수신한 MAC(제1 MAC)과 상기 생성한 MAC(제2 MAC)이 일치하는지 비교하여(S45), 상기 MAC들이 일치하면 상기 수신된 IMSI는 무결성의 메시지로서 IMSI를 받아들이고(S47), 일치하지 않는다면 상기 수신된 IMSI를 폐기함으로써(S49) 가입자 인증을 위한 IMSI 전송 과정이 안전하게 이루어진다.
본 발명은 도면에 도시 된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 공개키와 비밀키를 이용한 본 발명의 IMSI 암호화 보안 체계를 WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신시스템에 적용함으로써, 사용자는 공격자로 부터 IMSI의 도용을 방지할 뿐만 아니라 안전하게 IMSI를 시스템에 전송함으로써 가입자 인증을 받을 수 있는 효과가 있다.

Claims (23)

  1. WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신시스템에 있어서,
    송신측이 공개키를 이용하여 IMSI를 암호화하고 제1 MAC을 생성하여 전송하는 과정과;
    수신측이 상기 전송된 IMSI과 제1 MAC을 수신하여 암호화 된 IMSI를 복호하고, IMSI의 무결성을 판단하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공개키는,
    수신측에서 생성되고 SIB메시지에 포함되어 송신측에 전송된 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공개키를 포함한 SIB메시지는,
    UTRAN이 전송하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공개키는,
    VLR/SGSN에서 생성된 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 VLR/SGSN는,
    비동기 3G 이동통신시스템에서 이용되는 시스템인 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 MAC은,
    단말기에서 MAC알고리즘을 이용하여 생성 되는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 MAC은,
    IMSI에 대하여 상기 공개키를 이용하여 생성된 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 IMSI복호는,
    VLR/SGSN 비동기 3G 이동통신시스템에서 수행되는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수신된 IMSI의 무결성은,
    VLR/SGSN 상기 복호된 IMSI에 대한 제2 MAC을 생성하여 상기 제1 MAC과 일치하는지 여부로 판단되는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수신된 IMSI는,
    상기 제1 MAC과 제2 MAC이 일치하면 받아들이고, 일치하지 않으면 폐기하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  11. 비동기 3G 이동통신시스템에 있어서,
    단말기가 공개키를 이용하여 IMSI를 암호화하는 과정과;
    상기 공개키를 이용하여 상기 IMSI에 대한 제1 MAC을 생성하는 과정과;
    단말기가 상기 암호화 된 IMSI에 제1 MAC을 포함하여 시스템에 전송하는 과정과;
    상기 시스템이 상기 수신된 IMSI를 복호하는 과정과;
    상기 복호된 IMSI에 대한 제2 MAC을 생성하는 과정과;
    상기 시스템이 상기 제2 MAC과 수신한 상기 제1 MAC의 일치 여부를 판단하는 과정과;
    상기 판단이 일치하면 상기 수신한 IMSI를 받아들이는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공개키는,
    VLR/SGSN에서 생성되고 SIB메시지에 포함되어 송신측에 전송된 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 공개키를 포함한 SIB메시지는,
    UTRAN이 전송하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  14. WCDMA방식의 비동기 3G 이동통신시스템에 있어서,
    단말기가 공개키를 이용하여 IMSI를 암호화 하여 시스템에 전송하고, 시스템은 암호화된 IMSI를 수신하여 복호하여 수신된 IMSI의 무결성을 판단하여 IMSI를 받아 들이는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공개키는,
    시스템에서 생성되고 SIB메시지에 포함되어 단말기에 전송된 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 공개키를 포함한 SIB메시지는,
    UTRAN이 전송하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 시스템은,
    VLR/SGSN인 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 IMSI 암호화는,
    공개키 MAC 알고리즘을 이용하여 상기 IMSI에 대한 제1 MAC을 생성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 수신된 IMSI 복호는,
    비밀키 복호화 알고리즘을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 수신된 IMSI 복호는,
    VLR/SGSN에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 수신한 IMSI의 무결성은,
    공개키 MAC 알고리즘을 이용하여 상기 복호된 IMSI에 대한 제2 MAC을 생성하여 상기 수신한 IMSI에 대한 제1 MAC 과 일치여부로 판단하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 MAC은,
    단말기에서 공개키 MAC 알고리즘을 이용하여 상기 IMSI에 대하여 생성되어 시스템으로 암호화 된 IMSI와 함께 전송된 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 수신된 IMSI는,
    상기 제1 MAC과 제2 MAC이 일치하면 받아들이고, 일치하지 않으면 폐기하는 것을 특징으로 하는 IMSI 보안 전송 방법.
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