KR20130049974A - Apparatus and method for managing group key and recording medium storing program for executing method of the same in computer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 그룹키 관리 장치 및 방법, 그리고 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 빠르고 손쉬운 그룹키 관리를 위해 랜덤 함수 값을 이용하는 그룹키 관리 장치 및 방법, 그리고 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다. The present invention relates to a group key management apparatus and method, and a recording medium having recorded thereon a program for executing the method in a computer. More specifically, a group key management apparatus using a random function value for quick and easy group key management; A method and a recording medium having recorded thereon a program for executing the method on a computer.
유비쿼터스 네트워크 환경이 도시 환경, 항만 및 유통 시스템 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 또한 유비쿼터스 네트워크 환경은 사용자의 상황인식 정보를 바탕으로 사용자가 필요로 하는 서비스를 제공하는 지능적인 네트워크 기술 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 기술로는 최근 연구되고 있는 커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크가 있다. Ubiquitous network environment is applied to various fields such as urban environment, port and distribution system. In addition, ubiquitous network environment is researching intelligent network technology that provides services that users need based on user's situational awareness information. Such technologies include community-based ubiquitous networks that are being studied recently.
커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크는 도 1과 같이 존 마스터 노드를 중심으로 커뮤니티를 형성하고, 커뮤니티에 따라 필요한 응용 서비스 및 네트워크 서비스를 제공한다. 사용자들은 사용자들이 원하는 서비스를 받거나 제공하기 위해 자유롭게 커뮤니티에 참여 또는 탈퇴할 수 있다. The community-based ubiquitous network forms a community around the zone master node as shown in FIG. 1 and provides necessary application services and network services according to the community. Users can freely join or leave the community to receive or provide the services they want.
이때, 안전한 커뮤니티 서비스를 제공하기 위해서는 초기 인증과정을 통해 그룹키를 알고 있는 사용자만이 암호화된 그룹 통신을 복호화할 수 있어야 한다. 또한 사용자의 동적인 특성을 고려하여 커뮤니티 참여와 탈퇴가 발생하는 동안, 탈퇴하는 사용자에 대한 순방향 안전성(Forward Secrecy)과 새로운 사용자에 대한 역방향 안전성(Backward Secrecy)을 제공해야 한다. 그리고 그룹키 분배의 효율성과 사용자 수에 따른 확장성을 고려할 때, 그룹키의 갱신과 전송 및 암호화와 관련된 오버헤드는 그룹의 크기에 독립적이어야 하며 커뮤니티에서의 사용자 변화로 인한 그룹키 갱신의 영향이 전체 네트워크에 영향을 끼치는 '1-affect-n' 문제도 고려해야 한다. At this time, in order to provide a secure community service, only the user who knows the group key through the initial authentication process should be able to decrypt the encrypted group communication. In addition, considering the dynamic characteristics of users, it is necessary to provide forward security for backward users and backward security for new users during community participation and withdrawal. Considering the efficiency of group key distribution and scalability according to the number of users, the overhead associated with updating, transmitting, and encrypting group keys should be independent of the size of the group. You should also consider the '1-affect-n' problem that affects the entire network.
중앙 그룹키 관리 기법은 키 관리자가 전체 네트워크에서 사용되는 그룹키를 생성 및 분배하는 기법이다. 그 중에 동적인 네트워크 변화를 고려한 키 트리 그래프를 이용한 그룹키 관리 기법은 동적인 네트워크 변화에 신속한 그룹키 관리가 가능하다. 도 2를 참조하면, 트리 그래프의 각 말단 노드에 사용자가 위치하고, 트리의 중간 노드들은 키암호화키(Key Encryption Key, KEK)를 할당한다. 그리고 루트노드에는 현재 세션에 대한 그룹키가 할당된다. 사용자는 정점의 노드에 이르는 직접경로 상에 있는 키값들만 알고 있다. The central group key management scheme is a technique by which the key manager generates and distributes group keys used in the entire network. Among them, group key management using key tree graph considering dynamic network change enables fast group key management in dynamic network change. Referring to FIG. 2, a user is located at each end node of the tree graph, and intermediate nodes of the tree assign a key encryption key (KEK). The root node is then assigned a group key for the current session. The user only knows the key values on the direct path to the node of the vertex.
다른 사용자가 그룹에 참여 또는 탈퇴하는 경우, 사용자로부터 루트노드까지 경로상에 위치한 키들은 갱신되고 새로운 그룹키가 경로상에 사용자들에게 전송된다. 이러한 키 트리 그래프를 이용한 그룹키 관리기법은 하나의 사용자 변화에도 전체 네트워크 그룹키를 갱신해야 하므로 '1-affect-n' 문제가 발생한다. When another user joins or leaves a group, the keys located on the path from the user to the root node are updated and a new group key is sent to the users on the path. In the group key management method using the key tree graph, the '1-affect-n' problem occurs because the entire network group key needs to be updated even with a single user change.
이와 관련된 선행기술을 구체적으로 살펴보면, 한국공개공보 제10-2008-0114665호(안전한 멀티캐스트 통신을 위한 그룹키 관리방법)에는 네트워크상 멀티캐스트 통신시 정당한 권한을 가진 수신자 그룹에게만 멀티캐스트 통신을 위해 사용되는 그룹키를 보다 안전하게 전송할 수 있도록 하는 그룹키 관리방법이 개시되어 있다. 이는 커뮤니티 마스터(그룹 마스터)에 과도한 계산량을 부여하는 키 분배방식으로 커뮤니티(그룹)에 속하는 멤버수가 증가하면 단순한 계산만으로도 에너지(배터리) 소모 현상이 발생한다는 문제점이 있다. Looking at the related art in detail, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-0114665 (Group key management method for secure multicast communication) is intended for multicast communication only to a group of recipients having legitimate authority in multicast communication on a network. Disclosed is a group key management method for more securely transmitting a used group key. This is a key distribution method that gives an excessive amount of computation to the community master (group master). If the number of members belonging to the community (group) increases, there is a problem that energy (battery) consumption occurs only by simple calculation.
또한, 한국등록공보 제10-1067720호(공개키 암호 알고리즘 및 그룹키를 이용한 통신장치 및 방법)에는 그룹 내의 어떠한 노드도 신규 노드를 인증하고 키를 생성하여 분배할 수 있어, 키 전송 프로토콜과 같이 단일 인증 노드로부터 발생되는 과부하와 인증 실패에 따른 문제를 해결 할 수 있는 통신장치 및 방법을 개시되고 있다. 이는 새로운 그룹키를 커뮤니티(그룹)에 가입된 모든 노드가 참여하여 생성하지 않고 특정 두 노드가 생성하여 분배하는 것으로 그룹키 관리 기법에 차이가 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 10-1067720 (Communication apparatus and method using a public key cryptographic algorithm and a group key) allows any node in a group to authenticate a new node, generate a key, and distribute the key. Disclosed are a communication apparatus and a method for solving the problems caused by overload and authentication failure generated from a single authentication node. The new group key is generated and distributed by two specific nodes instead of being generated by all the nodes joined to the community (group).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크 상황에서 빠르고 쉬운 그룹키 관리를 위해 랜덤 넘버(random number) 분배기술을 도입하여 탈퇴한 사용자 처리를 용이하게 하는 그룹키 관리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. The present invention provides a group key management method and apparatus for facilitating user withdrawal by introducing a random number distribution technology for quick and easy group key management in a community-based ubiquitous network. There is.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 그룹키 분배의 형성평을 도모하기 위해 기존 커뮤니티 가입자가 커뮤니티 탈퇴시, 새로운 그룹키 생성에 필요한 랜덤 넘버를 생성하여 탈퇴한 사용자가 알 수 없도록 그룹메시지를 멀티캐스트 하여 커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크의 복잡도를 감소시키는 그룹키 관리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to generate a group number distribution so that the existing community subscribers leave the community and generate a random number necessary to generate a new group key to promote the formation of group key distribution. The present invention provides a group key management method and apparatus for reducing the complexity of community-based ubiquitous networks by casting.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 그룹키 관리 장치는, 커뮤니티 기반 유비쿼터스 네트워크 환경에서 다수의 사용자가 가입된 커뮤니티의 안전한 통신 서비스를 제공하는 그룹키 관리 장치에 있어서, 제1사용자가 상기 커뮤니티 가입을 요청하는 경우 상기 제1사용자를 등록하고, 제2사용자가 상기 커뮤니티 탈퇴를 요청하는 경우 상기 제2사용자 정보를 제거하는 가입·탈퇴 관리부; 상기 제1사용자에게 전송할 제1랜덤 넘버 값을 생성하고, 상기 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송할 제2랜덤 넘버 값을 생성하여 이를 토대로 제1그룹키 및 제2그룹키를 각각 생성하는 그룹키 생성부; 및 상기 제1사용자에게 상기 제1그룹키를 전송하고, 상기 제1사용자를 제외한 기존 사용자에게는 상기 제1랜덤 넘버 값을 전송하여 기존 그룹키와 조합하여 상기 제1그룹키를 생성하도록 하고, 상기 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 상기 제2랜덤 넘버 값을 전송하여 기존 그룹키와 조합하여 상기 제2그룹키를 생성하도록 하는 전송부;를 구비한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a group key management apparatus. The group key management apparatus provides a secure communication service for a community to which a plurality of users are subscribed in a community-based ubiquitous network environment. A subscription / withdrawal management unit that registers the first user when requesting to join a community and removes the second user information when a second user requests to leave the community; A group for generating a first random number value to be transmitted to the first user and a second random number value to be transmitted to an existing user other than the second user and generating a first group key and a second group key based on this A key generator; And transmitting the first group key to the first user, and transmitting the first random number value to an existing user other than the first user to generate the first group key in combination with the existing group key. And a transmission unit for transmitting the second random number value to the remaining users other than the second user to generate the second group key in combination with the existing group key.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 그룹키 관리 방법은, 커뮤니티 기반 유비쿼터스 네트워크 환경에서 다수의 사용자가 가입된 커뮤니티의 안전한 통신 서비스를 제공하는 그룹키 관리 장치가 수행하는 그룹키 관리 방법에 있어서, (a) 제1사용자가 상기 커뮤니티에 가입을 요청하는 단계; (b) 상기 제1사용자를 등록하고 새 그룹키 생성을 위한 랜덤 넘버 값을 생성하여 새 그룹키를 생성하는 단계; (c) 상기 제1사용자에게 상기 새 그룹키를 전송하고, 상기 커뮤니티에 가입된 기존 사용자에게는 상기 랜덤 넘버 값을 전송하는 단계; 및 (d) 상기 기존 사용자는 상기 랜덤 넘버 값과 기존 그룹키를 조합하여 새 그룹키를 생성하는 단계;를 갖는다. Group key management method according to the present invention for achieving the above technical problem, a group key management method performed by a group key management device for providing a secure communication service of a community to which a plurality of users subscribed in a community-based ubiquitous network environment A method comprising: (a) a first user requesting to join the community; (b) registering a first user and generating a new group key by generating a random number value for generating a new group key; (c) transmitting the new group key to the first user and transmitting the random number value to an existing user who has joined the community; And (d) the existing user generating a new group key by combining the random number value and the existing group key.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 그룹키 관리 방법은, 커뮤니티 기반 유비쿼터스 네트워크 환경에서 다수의 사용자가 가입된 커뮤니티의 안전한 통신 서비스를 제공하는 그룹키 관리 장치가 수행하는 그룹키 관리 방법에 있어서, (a) 제1사용자가 상기 커뮤니티 탈퇴를 요청하는 단계; (b) 새 그룹키 생성에 필요한 랜덤 넘버 값을 생성하여 상기 제1사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송하는 단계; 및 (c) 상기 기존 사용자는 상기 랜덤 넘버 값과 기존 그룹키를 이용하여 새로운 그룹키를 생성하는 단계;를 갖는다. Group key management method according to the present invention for achieving the above technical problem, a group key management method performed by a group key management device for providing a secure communication service of a community to which a plurality of users subscribed in a community-based ubiquitous network environment (A) a first user requesting to leave the community; (b) generating a random number value for generating a new group key and transmitting the random number to an existing user except for the first user; And (c) the existing user generating a new group key using the random number value and the existing group key.
본 발명에 따른 그룹키 관리 방법에 의하면, 커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크 상황에서 빠르고 쉬운 그룹키 관리를 위해 랜덤 넘버(random number) 분배기술을 도입하여 탈퇴한 사용자를 용이하게 처리할 수 있다. 또한 그룹키 분배의 형평성을 도모하기 위해 기존 커뮤니티 가입자가 커뮤니티 탈퇴시, 새로운 그룹키 생성에 필요한 랜덤 넘버를 생성하여 탈퇴한 사용자가 알 수 없도록 그룹메시지를 멀티캐스트 하여 커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크의 복잡도를 감소시킬 수 있다. According to the method of managing a group key according to the present invention, a random number distribution technique can be easily handled by introducing a random number distribution technology for quick and easy group key management in a community-based ubiquitous network. In addition, in order to promote equity of group key distribution, when community members leave the community, they generate a random number for creating a new group key and multicast the group message so that the user can not know the complexity of community-based ubiquitous network. Can be reduced.
도 1은 커뮤니티 기반의 유비쿼터스 네트워크 환경을 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 중앙 그룹키 관리기법의 트리 그래프를 이용한 키계층 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 그룹키 관리 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그룹키 관리 방법을 도시한 흐름도, 그리고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그룹키 관리 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a community-based ubiquitous network environment;
2 illustrates a key hierarchy structure using a tree graph of a central group key management scheme according to the related art;
3 is a block diagram showing the configuration of a group key management apparatus according to the present invention;
4 is a flowchart illustrating a group key management method according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a group key management method according to another embodiment of the present invention.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 그룹키 관리 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명에서는 모든 사용자, 커뮤니티는 유일한 아이디를 가지고 있으며, 각 사용자는 사용자가 속해 있는 커뮤니티의 아이디를 알고 있으며, 초기 등록과정을 통해 커뮤니티 관리자와 커뮤니티 사용자간에 인증 과정을 통해 대칭키를 공유한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the group key management method according to the present invention. In the present invention, every user and community has a unique ID, and each user knows the ID of the community to which the user belongs, and shares the symmetric key through the authentication process between the community manager and the community user through the initial registration process.
도 3은 본 발명에 따른 그룹키 관리 장치(300)의 구성을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the group
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 그룹키 관리 장치(300)는 가입·탈퇴 관리부(310), 그룹키 생성부(320) 및 전송부(330)를 구비한다. Referring to FIG. 3, the group
가입·탈퇴 관리부(310)는 새로운 제1사용자가 커뮤니티 가입을 요청하는 경우 제1사용자를 커뮤니티에 등록한다. 이때 제1사용자 등록 과정을 통해 제1사용자의 개인키 값을 생성하여 사용자 테이블에 등록하는 과정을 거친다. 즉 이러한 사용자 등록과정을 통해 그룹키 관리 장치(300)는 사용자의 개인키 값을 대칭키로 공유하게 된다. 반면, 기존 가입자였던 제2사용자가 커뮤니티 탈퇴를 요청하는 경우 제2사용자 정보를 제거한다. The subscription /
즉, 가입·탈퇴 관리부(310)는 사용자의 가입·탈퇴 사실과 무관하게 커뮤니티에 속한 사용자들의 정보를 안전하게 관리하여 커뮤니티 내 안전한 통신 서비스를 제공할 수 있도록 한다. In other words, the subscription and
그룹키 생성부(320)는 커뮤니티 가입을 요청하는 제1사용자에게 전송할 제1랜덤 넘버 값을 생성한다. 커뮤니티 탈퇴를 요청하는 제2사용자가 있는 경우, 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송할 제2랜덤 넘버 값을 생성한다. 여기서 제1랜덤 넘버 값 및 제2랜덤 넘버 값은 랜덤 함수 생성(Random Number Generator)과 관련된 널리 알려진 방법을 사용하여 구해질 수 있다. 이렇게 생성된 제1랜덤 넘버 값 및 제2랜덤 넘버 값을 토대로 커뮤니티의 새로운 그룹키인 제1그룹키 및 제2그룹키를 각각 생성한다. 이 경우, 그룹키 생성부(320)는 그룹 아이디, 기존 그룹키 및 제1랜덤 넘버 값 또는 제2랜덤 넘버 값을 인자로 소정의 해쉬함수를 이용하여 제1그룹키 또는 제2그룹키를 생성하게 된다. The group
이렇게 생성된 제1그룹키는 전송부(330)에 의해 커뮤니티에 새로 가입하려는 제1사용자에게 전송되는데, 이때 제1사용자의 개인키 값을 대칭키로 공유하여 이 대칭키를 이용하여 제1그룹키를 제1사용자에게 전송하게 된다. 이렇게 제1그룹키를 전송받은 제1사용자는 제1그룹키를 이용하여 커뮤니티 활동을 시작할 수 있다. 반면, 제1사용자를 제외한 기존 사용자에게는 제1그룹키가 아닌 제1랜덤 넘버 값이 전송된다. 따라서 제1사용자를 제외한 기존 사용자는 제1랜덤 넘버 값을 기존 그룹키와 조합하여 새로운 그룹키인 제1그룹키를 생성할 수 있게 된다. 이때 제1사용자를 제외한 기존 사용자에게 전송되는 메시지는 하기 수학식 1과 같다. 즉, 기존 사용자는 하기 수학식 1을 이용하여 제1랜덤 넘버 값을 획득할 수 있으며, 나아가 새롭게 생성된 제1그룹키가 올바른 그룹키인지를 확인할 수 있다. The first group key generated as described above is transmitted to the first user who is newly joining the community by the
여기서, M은 커뮤니티 관리자가 기존 가입자에게 전송하는 메시지, R은 랜덤 넘버 값, GK는 기존 그룹키, GKNEW는 새 그룹키, EGK(R)은 새 그룹키 생성을 위한 랜덤 넘버 값(R)을 기존 그룹키(GK)로 암호화한 값, 그리고 Hash(GKNEW)는 새 그룹키 검증을 위한 해쉬 값이다. Here, M is a message transmitted by the community manager to an existing subscriber, R is a random number value, GK is an existing group key, GK NEW is a new group key, and E GK (R) is a random number value (R) for generating a new group key. ) Is encrypted with the existing group key (GK), and Hash (GK NEW ) is the hash value for the new group key verification.
또한, 새롭게 생성된 제2그룹키는 전송부(330)에 의해 제2그룹키 자체가 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송되지는 않는다. 앞서 설명한 바와 같이 커뮤니티에서 탈퇴하고자 하는 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게는 제2그룹키 생성을 위한 제2랜덤 함수 값이 전송부(330)에 의해 전송되며, 기존 사용자는 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자의 개인키 값을 토대로 하기 수학식 2에 의해 제2그룹키를 생성할 수 있도록 한다. 즉, 제2사용자에게는 그 어떠한 값도 전송되지 않고, 제2사용자가 기존에 보유하고 있었던 기존 그룹키를 통해서는 커뮤니티 활동을 할 수 없다. 또한 새롭게 생성된 제2랜덤 넘버 값을 알 수 없기 때문에 기존 그룹키와 조합하여 제2그룹키를 획득할 수가 없게 된다. In addition, the newly generated second group key is not transmitted to the existing user except the second user by the second group key itself. As described above, the second random function value for generating the second group key is transmitted to the existing users other than the second user who wants to leave the community, and the existing user except the second user. The second group key may be generated by Equation 2 below based on the private key value of the existing user. That is, no value is transmitted to the second user, and community activity cannot be performed through the existing group key previously held by the second user. Also, since the newly generated second random number value is unknown, the second group key cannot be obtained in combination with the existing group key.
여기서, M(x)는 새 그룹키를 전달하는 함수, Kn -1은 사용자(Un -1)의 개인키 값, Kn은 탈퇴하고자 하는 제1사용자(Un)의 개인키 값, 그리고 R은 랜덤 함수 값이다. Here, M (x) is a function for transferring a new group key, K n -1 is the private key value of the user U n -1 , K n is the private key value of the first user U n to withdraw, And R is a random function value.
즉, 사용자의 가입 및 탈퇴시 기존 그룹키와 다항식 연산을 이용하여 신뢰할 수 있는 사용자만이 새 그룹키를 이용하여 그룹 통신에 참여할 수 있게 된다. That is, when a user joins or leaves a group, only a trusted user using the existing group key and polynomial operation can participate in group communication using the new group key.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그룹키 관리 방법을 도시한 흐름도이다. 도 4는 새로운 사용자가 커뮤니티에 가입하고자 하는 경우를 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a group key management method according to an embodiment of the present invention. 4 is a flowchart illustrating a case where a new user wants to join a community.
도 4를 참조하면, 커뮤니티에 가입하고자 하는 제1사용자는 그룹키 관리 장치(300)에게 가입을 요청한다(S410). 이때 제1사용자는 기존 사용자 검색과정을 통해 그룹키 관리 장치(300)가 누구인지를 확인하여 확인된 그룹키 관리 장치(300)에게 커뮤니티 가입을 요청할 수 있다. 제1사용자의 커뮤니티 가입 요청이 있는 경우, 그룹키 관리 장치(300)는 제1사용자를 등록한다(S420). 나아가 그룹키 관리 장치(300)는 이러한 제1사용자 등록과정을 통해 제1사용자의 개인키 값을 생성하여 사용자 테이블에 등록한다. 새로운 사용자가 커뮤니티에 가입되는 경우, 보안을 위해 기존 그룹키는 더 이상 사용할 수 없도록 새로운 그룹키를 생성해서 사용할 수 있도록 해야 한다. 따라서 그룹키 관리 장치(300)는 새 그룹키 생성을 위한 랜덤 넘버 값을 생성한다(S430). 이 랜덤 넘버 값을 이용하면 새 그룹키를 생성할 수 있는데, 새 가입자인 제1사용자에게는 새 그룹키를 전송하며(S440), 제1사용자를 제외한 기존 사용자에게는 랜덤 넘버 값을 전송하여(S450), 기존 그룹키와 랜덤 넘버 값을 조합하여 새 그룹키를 생성할 수 있도록 한다(S460). 이때 기존 사용자에게 실제로 전송되는 내용은 상기 수학식 1의 메시지이며 수학식 1을 통해 랜덤 넘버 값을 획득하게 된다. 또한 수학식 1에 포함된 새 그룹키의 해쉬 값을 이용하여 새 그룹키가 올바른 그룹키인지도 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, a first user who wants to join a community requests a group
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그룹키 관리 방법을 도시한 흐름도이다. 도 5는 커뮤니티에 가입되어 있는 기존 사용자가 커뮤니티에 탈퇴하고자 하는 경우를 나타낸 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a group key management method according to another embodiment of the present invention. 5 is a flowchart illustrating a case in which an existing user who is joined to a community wants to leave the community.
도 5를 참조하면, 커뮤니티에 가입되어 있는 기존 사용자였던 제2사용자가 그룹키 관리 장치(300)에게 탈퇴를 요청한다(S510). 기존 사용자가 탈퇴를 요청하는 경우, 보안 유지를 위해 기존에 사용하던 그룹키는 더 이상 사용할 수 없게 된다. 따라서 탈퇴를 요청한 제2사용자의 정보가 제거됨과 동시에, 더 이상 제2사용자에게는 어떠한 정보도 전송하지 않게 된다. Referring to FIG. 5, a second user who is an existing user who has joined the community requests the group
반면, 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게는 새 그룹키 생성에 필요한 랜덤 넘버 값을 생성하여 전송한다(S520). 이를 전송받은 기존 사용자는 랜덤 넘버 값과 기존 그룹키를 조합하여 새 그룹키를 생성할 수 있게 된다(S530). 이때 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송되는 내용은 상기 수학식 2의 메시지이며, 사용자 테이블에 등록되어 있는 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자의 개인키 값을 토대로 상기 수학식 2에 의해 그룹키를 생성할 수 있게 된다. 이러한 과정을 통해, 탈퇴한 제2사용자는 기존 그룹키 만으로는 새 그룹키를 생성할 수 없게 되고, 나머지 기존 사용자는 랜덤 넘버 값만 전송받음으로서 새 그룹키를 생성할 수 있게 된다. On the other hand, other existing users other than the second user generate and transmit a random number value necessary for generating a new group key (S520). The existing user who has received this can generate a new group key by combining the random number value and the existing group key (S530). At this time, the content transmitted to the existing users other than the second user is the message of Equation 2, and the group key is represented by Equation 2 based on the private key values of the existing users other than the second user registered in the user table. Can be generated. Through this process, the withdrawn second user cannot generate a new group key using only the existing group key, and the remaining existing users can generate a new group key by receiving only a random number value.
본 발명에 따른 그룹키 관리 방법을 기존 방법과 통신량 측면에서 효율성을 비교하자면 아래 표 1과 같다. To compare the efficiency of the group key management method according to the present invention in terms of the conventional method and the traffic amount is shown in Table 1 below.
여기서, N은 그룹에 포함된 사용자의 수, 가입시 메시지는 사용자 가입시 네트워크에 전송되는 메시지 수, 그리고 탈퇴시 메시지는 사용자 탈퇴시 네트워크에 전송되는 메시지 수이다. Here, N is the number of users included in the group, the message upon joining is the number of messages transmitted to the network when the user joins, and the message upon leaving the group is the number of messages transmitted to the network when the user leaves the user.
본 발명에 따른 그룹키 관리 방법은 사용자 가입시 새 사용자에게 키암호화키를 이용해 새 그룹키를 전송하고, 그 외 기존 사용자에게는 기존 그룹키를 통해 새 그룹키 생성에 필요한 랜덤 함수 값을 전송하게 되므로 그룹에 참여한 사용자 수와 상관없이 통신량이 2이다. 또한, 사용자 탈퇴시 탈퇴한 사용자에게는 아무런 메시지를 전송할 필요가 없으며, 탈퇴한 사용자를 제외한 나머지 사용자에게 기존 그룹키를 통해 새 그룹키 생성에 필요한 랜덤 함수 값을 전송하게 되므로 그룹에 참여한 사용자 수와 상관없이 통신량이 1이 될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 그룹키 관리 방법은 사용자 가입 및 탈퇴에 따른 그룹키 갱신 과정에서 통신량 측면에서 효율적이며 기존 그룹키 갱신 문제를 해결할 수 있다.In the group key management method according to the present invention, when a user joins, a new group key is transmitted to a new user using a key encryption key, and other existing users are transmitted a random function value necessary for generating a new group key through the existing group key. The traffic is 2 regardless of the number of users participating in. In addition, when the user withdraws, there is no need to send any message to the user who has dropped out, and the random function value for creating a new group key is transmitted to the remaining users except the user who has left the group. Traffic can be 1 without. Therefore, the group key management method according to the present invention is efficient in terms of traffic in the group key update process according to user subscription and withdrawal and can solve the existing group key update problem.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (transmission via the Internet). In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to a computer system connected to a wired / wireless communication network, and a computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.
300 : 그룹키 관리 장치 310 : 가입·탈퇴 관리부
320 : 그룹키 생성부 330 : 전송부300: group key management device 310: subscription / withdrawal management unit
320: group key generation unit 330: transmission unit
Claims (13)
제1사용자가 상기 커뮤니티 가입을 요청하는 경우 상기 제1사용자를 등록하고, 제2사용자가 상기 커뮤니티 탈퇴를 요청하는 경우 상기 제2사용자 정보를 제거하는 가입·탈퇴 관리부;
상기 제1사용자에게 전송할 제1랜덤 넘버 값을 생성하고, 상기 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송할 제2랜덤 넘버 값을 생성하여 이를 토대로 제1그룹키 및 제2그룹키를 각각 생성하는 그룹키 생성부; 및
상기 제1사용자에게 상기 제1그룹키를 전송하고, 상기 제1사용자를 제외한 기존 사용자에게는 상기 제1랜덤 넘버 값을 전송하여 기존 그룹키와 조합하여 상기 제1그룹키를 생성하도록 하고, 상기 제2사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 상기 제2랜덤 넘버 값을 전송하여 기존 그룹키와 조합하여 상기 제2그룹키를 생성하도록 하는 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 장치. A group key management device for providing a secure communication service for a community to which a plurality of users are subscribed in a community-based ubiquitous network environment,
A subscription / withdrawal management unit that registers the first user when a first user requests to join the community and removes the second user information when a second user requests to leave the community;
A group for generating a first random number value to be transmitted to the first user and a second random number value to be transmitted to an existing user other than the second user and generating a first group key and a second group key based on this A key generator; And
Transmitting the first group key to the first user, and transmitting the first random number value to an existing user other than the first user to generate the first group key in combination with the existing group key. And a transmitting unit which transmits the second random number value to the remaining users other than the second user and generates the second group key in combination with the existing group key.
상기 그룹키 생성부는 그룹 아이디, 기존 그룹키, 및 상기 제1랜덤 넘버 값 또는 상기 제2랜덤 넘버 값을 인자로 소정의 해쉬함수를 이용해 상기 제1그룹키 또는 상기 제2그룹키를 생성하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 장치. The method of claim 1,
The group key generation unit generates the first group key or the second group key by using a predetermined hash function based on a group ID, an existing group key, and the first random number value or the second random number value. Group key management device characterized in that.
상기 전송부는, 상기 제1사용자를 제외한 기존 사용자에게 하기 수학식 A의 메시지를 전송하여 상기 기존 사용자가 이를 통해 상기 제1랜덤 함수 값을 획득하고, 상기 제1그룹키가 올바른 그룹키인지를 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 장치:
[수학식 A]
여기서, M은 커뮤니티 관리자가 기존 가입자에게 전송하는 메시지, R은 랜덤 넘버 값, GK는 기존 그룹키, GKNEW는 새 그룹키, EGK(R)은 새 그룹키 생성을 위한 랜덤 넘버 값(R)을 기존 그룹키(GK)로 암호화한 값, 그리고 Hash(GKNEW)는 새 그룹키 검증을 위한 해쉬 값이다. The method of claim 1,
The transmission unit transmits the message of Equation A to an existing user other than the first user, thereby acquiring the first random function value through the existing user, and confirms whether the first group key is a correct group key. Group key management device, characterized in that:
[Mathematical formula A]
Here, M is a message transmitted by the community manager to an existing subscriber, R is a random number value, GK is an existing group key, GK NEW is a new group key, and E GK (R) is a random number value (R) for generating a new group key. ) Is encrypted with the existing group key (GK), and Hash (GK NEW ) is the hash value for the new group key verification.
상기 전송부는, 상기 제2사용자를 제외한 기존 사용자에게 하기 수학식 B의 메시지를 전송하여 상기 기존 사용자가 이를 통해 상기 제2그룹키를 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 장치:
[수학식 B]
여기서, M(x)는 새 그룹키를 전달하는 함수, Kn -1은 사용자(Un -1)의 개인키 값, Kn은 탈퇴하고자 하는 제1사용자(Un)의 개인키 값, 그리고 R은 랜덤 함수 값이다. The method of claim 1,
The transmitter, the group key management apparatus, characterized in that for transmitting the message of the formula (B) to the existing users other than the second user so that the existing user generates the second group key through this:
[Mathematical expression B]
Here, M (x) is a function for transferring a new group key, K n -1 is the private key value of the user U n -1 , K n is the private key value of the first user U n to withdraw, And R is a random function value.
(a) 제1사용자가 상기 커뮤니티에 가입을 요청하는 단계;
(b) 상기 제1사용자를 등록하고 새 그룹키 생성을 위한 랜덤 넘버 값을 생성하여 새 그룹키를 생성하는 단계;
(c) 상기 제1사용자에게 상기 새 그룹키를 전송하고, 상기 커뮤니티에 가입된 기존 사용자에게는 상기 랜덤 넘버 값을 전송하는 단계; 및
(d) 상기 기존 사용자는 상기 랜덤 넘버 값과 기존 그룹키를 조합하여 새 그룹키를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법. A group key management method performed by a group key management device providing a secure communication service for a community subscribed to by a plurality of users in a community-based ubiquitous network environment,
(a) a first user requesting to join the community;
(b) registering a first user and generating a new group key by generating a random number value for generating a new group key;
(c) transmitting the new group key to the first user and transmitting the random number value to an existing user who has joined the community; And
(d) the existing user, generating a new group key by combining the random number value and the existing group key.
상기 (b) 단계는 상기 제1사용자의 개인키 값을 생성하여 상기 제1사용자를 사용자 테이블에 등록하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법. 6. The method of claim 5,
In the step (b), the private key value of the first user is generated to register the first user in a user table.
상기 (b) 단계는 그룹 아이디, 기존 그룹키 및 랜덤 함수 값을 인자로 소정의 해쉬함수를 이용해 새 그룹키를 생성하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법. 6. The method of claim 5,
In step (b), a new group key is generated using a predetermined hash function with a group ID, an existing group key, and a random function value.
상기 제1사용자의 개인키 값을 대칭키로 공유하고 상기 대칭키를 이용하여 새 그룹키를 상기 제1사용자에게 전송하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법. The method according to claim 6,
And sharing the private key value of the first user as a symmetric key and transmitting a new group key to the first user using the symmetric key.
상기 기존 사용자에게 하기 수학식 C의 메시지를 전송하고, 상기 기존 사용자는 하기 수학식 C의 메시지를 이용하여 랜덤 넘버 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법:
[수학식 C]
여기서, M은 그룹키 관리 장치가 기존 사용자에게 전송하는 메시지, R은 랜덤 넘버 값, GK는 기존 그룹키, GKNEW는 새 그룹키, EGK(R)은 새 그룹키 생성을 위한 랜덤 넘버 값(R)을 기존 그룹키(GK)로 암호화한 값, 그리고 Hash(GKNEW)는 새 그룹키 검증을 위한 해쉬 값이다. 6. The method of claim 5,
Transmitting a message of the following equation C to the existing user, wherein the existing user obtains a random number value using the message of the following equation C:
Equation C
Here, M is a message transmitted to the existing user by the group key management device, R is a random number value, GK is an existing group key, GK NEW is a new group key, E GK (R) is a random number value for creating a new group key (R) is encrypted with the existing group key (GK), and Hash (GK NEW ) is the hash value for the new group key verification.
상기 기존 사용자는 상기 수학식 C의 메시지에 포함된 새 그룹키의 해쉬값을 이용하여 상기 새 그룹키가 올바른 그룹키인지 확인하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법.The method of claim 9,
And the existing user checks whether the new group key is a correct group key by using a hash value of the new group key included in the message of Equation (C).
(a) 제1사용자가 상기 커뮤니티 탈퇴를 요청하는 단계;
(b) 새 그룹키 생성에 필요한 랜덤 넘버 값을 생성하여 상기 제1사용자를 제외한 나머지 기존 사용자에게 전송하는 단계; 및
(c) 상기 기존 사용자는 상기 랜덤 넘버 값과 기존 그룹키를 이용하여 새로운 그룹키를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법. A group key management method performed by a group key management device providing a secure communication service for a community subscribed to by a plurality of users in a community-based ubiquitous network environment,
(a) a first user requesting to leave the community;
(b) generating a random number value for generating a new group key and transmitting the random number to an existing user except for the first user; And
(c) the existing user, generating a new group key using the random number value and the existing group key.
사용자 테이블에 등록되어 있는 상기 제1사용자를 제외한 나머지 기존 사용자의 개인키 값을 토대로 하기 수학식 D에 의해 상기 랜덤 넘버 값을 생성하고 기존 그룹키와 조합하여 새로운 그룹키를 생성하는 것을 특징으로 하는 그룹키 관리 방법:
[수학식 D]
여기서, M(x)는 새 그룹키를 전달하는 함수, Kn -1은 사용자(Un -1)의 개인키 값, Kn은 탈퇴하고자 하는 제1사용자(Un)의 개인키 값, 그리고 R은 랜덤 함수 값이다. 12. The method of claim 11,
Based on the private key value of the existing user other than the first user registered in the user table, the random number value is generated by the following equation D and combined with the existing group key to generate a new group key. To manage group keys:
[Mathematical expression D]
Here, M (x) is a function for transferring a new group key, K n -1 is the private key value of the user U n -1 , K n is the private key value of the first user U n to withdraw, And R is a random function value.
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