KR20180119201A - 인증 시스템을 위한 전자 장치 - Google Patents

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KR20180119201A
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김형섭
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Abstract

본 발명의 전자 장치는 프로세서 및 메모리를 포함한다. 프로세서는 제 1 데이터 및 제 1 인증 메시지를 이용하여 제 1 인증 키를 획득하고, 제 1 인증 키를 이용하여 제 1 인증 메시지를 인증하고, 제 2 데이터 및 제 2 인증 메시지를 이용하여 제 2 인증 키를 획득하고, 제 2 인증 키를 이용하여 상기 제 2 인증 메시지를 인증하도록 구성 된다. 메모리는 제 1 데이터, 제 1 인증 메시지, 제 1 인증키, 제 2 데이터, 제 2 인증 메시지, 및 제 2 인증 키를 저장하도록 구성 된다. 제 2 인증 메시지는 제 1 인증 메시지와 상이하고, 제 2 인증키는 제 1 인증 키와 상이하고, 제 1 인증 키는 제 1 단말 장치와 관련되고, 제 2 인증 키는 제 2 단말 장치와 관련된다.

Description

인증 시스템을 위한 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE FOR AUTHENTICATION SYSTEM}
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 인증 시스템에 관한 것이다.
IT 기술의 발달로 사용자들의 개인 정보가 전자 장치 등에 의해 저장 및 처리 되고 있다. 따라서, 악의적인 공격으로부터 사용자들의 개인 정보를 보호하기 위한 인증 시스템이 발달하고 있다. 인증 시스템은 암호화 기술에 바탕을 두고 있다. 암호화 기술은 특정한 지식을 소유한 사용자들을 제외한 사용자들이 특정한 정보를 획득 할 수 없게 하기 위한 기술이다. 따라서, 암호화 기술은 복잡한 알고리즘을 이용하여 특정한 정보를 나타내는 데이터 값을 변환시키는 기술을 포함한다.
암호화 기술에는 대칭 키 기반 암호화 기술과 비대칭 키 기반 암호화 기술이 있다. 대칭 키 기반 암호화 기술에서는 데이터를 암호화 하는 과정 및 암호화된 데이터를 복호화 하는 과정에서 동일한 키가 사용된다. 따라서, 대칭 키 기반 암호화 기술에서 대칭 키는 제 3 자에서 노출되어서는 안 되는 비밀 키 이다. 반면, 비대칭 키 기반 암호화 기술에서는 상이한 두 종류의 키(공개 키 및 개인 키)가 사용된다. 공개 키는 제 3 자에게 노출되어도 된다. 공개 키는 메시지를 암호화 하는데 사용된다. 개인 키는 제 3 자에게 노출되어서는 안 된다. 개인 키는 암호화된 메시지를 복호화 하는데 사용된다.
사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 시스템이 일상 생활에 적용되면서(예컨대, 홈 네트워크), 암호화 기술의 중요성은 증가하고 있다. 사물 인터넷 시스템은 인간의 개입 없이 정보 교환 및 교환된 정보의 처리를 수행할 수 있다. 사물 인터넷 시스템에는 저전력 단말 장치들이 포함된다. 따라서, 사물 인터넷 시스템에 이용되는 인증 시스템은 높은 연산능력을 요구하지 않는 대칭 키 기반 암호화 기술을 사용한다. 하지만, 대칭 키가 노출될 경우, 대칭 키 기반 암호화 기술의 보안은 크게 위협받을 수 있다.
본 발명은 단말 장치를 인증 하기 위한 인증 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전자 장치는 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서는 제 1 데이터 및 제 1 인증 메시지를 이용하여 제 1 인증 키를 획득하고, 제 1 인증 키를 이용하여 제 1 인증 메시지를 인증하고, 제 2 데이터 및 제 2 인증 메시지를 이용하여 제 2 인증 키를 획득하고, 제 2 인증 키를 이용하여 상기 제 2 인증 메시지를 인증하도록 구성될 수 있다. 메모리는 제 1 데이터, 제 1 인증 메시지, 제 1 인증키, 제 2 데이터, 제 2 인증 메시지, 및 제 2 인증 키를 저장하도록 구성될 수 있다. 제 2 인증 메시지는 제 1 인증 메시지와 상이하고, 제 2 인증키는 제 1 인증 키와 상이하고, 제 1 인증 키는 제 1 단말 장치와 관련되고, 제 2 인증 키는 제 2 단말 장치와 관련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 안전한 인증을 수행하기 위한 인증 시스템이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 인증 시스템을 도시한 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 인증 시스템을 도시한 블록도 이다.
도 3은 인증 키를 생성하는 예시적인 프로토콜을 도시한 블록도 이다.
도 4는 도 1의 단말 장치에서 인증 메시지를 생성하는 예시적인 프로토콜을 도시한 블록도 이다.
도 5는 인증 메시지로부터 데이터를 획득하는 예시적인 방법을 도시한 블록도 이다.
도 6은 도 1의 허브에서 인증 메시지를 인증하는 예시적인 프로토콜을 도시한 블록도 이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템에 의해 인증 메시지를 인증하기 위한 예시적인 방법을 도시한 흐름도 이다.
도 8은 도 1의 단말 장치 또는 허브를 구현하기 위한 예시적인 전자 장치를 도시한 블록도 이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템을 구현하기 위한 예시적인 사물 인터넷 시스템을 도시한 개념도 이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 인증 시스템을 도시한 블록도 이다. 도 1을 참조하면, 인증 시스템(100)은 키 관리 시스템(Key Management System; KMS, 110), 단말 장치(End-device, 120), 및 허브(HUB, 130)를 포함할 수 있다. 단말 장치(120)는 SE(Secure Element, 121)에 기반하여 보안 기능을 제공할 수 있다. 허브(130)는 TEE(Trusted Execution Environment, 131)에 기반하여 보안 기능을 제공할 수 있다.
키 관리 시스템(110)은 소트(Salt), 장치 ID(Device ID), 식별자(Indentifier), 및비밀 키(Secret Key)를 생성할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 소트, 장치 ID, 식별자, 및 비밀 키에 기초하여 인증 키(Authentication Key)를 생성할 수 있다. 인증 키를 생성하기 위한 구체적인 프로토콜은 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
예로서, 키 관리 시스템(110)은 특정한 비트 수의 데이터를 임의로 생성하여식별자로 사용할 수 있다. 또는, 키 관리 시스템(110)은 단말 장치(120)와 관련된 정보(예컨대, 단말 장치(120)의 제품 군과 관련된 정보)를 표시하기 위한 데이터를 생성하여 식별자로 사용할 수 있다.
예로서, 키 관리 시스템(110)은 특정한 비트 수의 데이터를 임의로 생성하여 소트로 사용할 수 있다. 소트는, 해쉬 함수를 이용하여 특정 데이터로부터 해쉬 값이 연산될 때 사용될 수 있다. 서로 다른 소트들에 의해, 동일한 데이터 및 동일한 해쉬 함수로부터 서로 다른 해쉬 값들이 연산될 수 있다.
예로서, 키 관리 시스템(110)은 단말 장치(120)에 관한 정보(예컨대, 단말 장치(120)의 제조사명)와 관련된 데이터를 생성하여 장치 ID로 사용할 수 있다. 또는, 장치 ID는 단말 장치(120)에 포함된 보안 모듈에 관한 정보(예컨대, 보안 모듈의 모델명)와 관련된 데이터를 생성하여 장치 ID로 사용할 수 있다.
예로서, 비밀 키는 대칭 키 기반의 암호화 연산에 사용될 수 있는 대칭 키 일 수 있다. 비밀 키는 약속된 규약에 따라 특정한 데이터를 변환시키는 암호화 연산에 사용될 수 있다.
단말 장치(120)가 양산되는 시점에(즉, 단말 장치(120)가 사용자들에 의해 사용되기 전에), 키 관리 시스템(110)은 소트, 장치 ID, 및 인증 키를 단말 장치(120)로 전송할 수 있다. 전송된 소트, 장치 ID, 및 인증 키는 단말 장치(120)에 저장될 수 있다. 전송된 인증 키는 SE(121)에 기반하여 제공되는 보안 기능에 의해 단말 장치(120)에 저장될 수 있다. 또한, 허브(130)가 양산되는 시점에(즉, 허브(130)가 사용자들에 의해 사용되기 전에), 키 관리 시스템(110)은 식별자, 및 비밀 키를 허브(130)로 전송할 수 있다. 전송된 식별자, 및 비밀 키는 TEE(131)에 기반하여 제공되는 보안 기능에 의해 허브(130)에 저장될 수 있다.
예로서 키 관리 시스템(110)은 인증 시스템(100)에서 이용되는 데이터를 생성하고 관리하기 위한 컴퓨팅 장치들의 집합체를 포함할 수 있다. 따라서, 키 관리 시스템(110)은 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 메모리들, 및 하나 이상의 스토리지들 등을 포함할 수 있다. 키 관리 시스템(110)의 예시적인 구현은 도 8을 참조하여 설명될 것이다.
단말 장치(120)는 키 관리 시스템(110)으로부터 소트, 장치 ID, 및 인증 키를 수신할 수 있다. 단말 장치(120)는 수신된 소트, 장치 ID, 및 인증 키에 기초하여 인증 메시지를 생성할 수 있다. 인증 메시지를 생성하기 위한 구체적인 프로토콜은 도 4를 참조하여 설명될 것이다.
단말 장치(120)는 생성된 인증 메시지를 허브(130)로 전송할 수 있다. 예로서, 단말 장치(120)는 보안 채널을 통해 인증 메시지를 허브(130)로 전송할 수 있다. 또는, 단말 장치(120)는 일반 채널을 통해 인증 메시지를 허브(130)로 전송할 수 있다.
예로서, 단말 장치(120)는 SE(121)에 기반하여 보안 기능을 제공하는 보안 모듈(Secure Module)을 포함할 수 있다. 예로서, 보안 모듈은 스토리지(Storage)를 포함할 수 있다. SE(121)에 기반하여 제공되는 보안 기능은, 인증된 사용자만이 보안 모듈에 접근 할 수 있도록 할 수 있다. 도 8을 참조하여, SE(121)에 기반한 보안 모드에서 동작하는 보안 모듈이 설명될 것이다.
허브(130)는 키 관리 시스템(110)으로부터 식별자 및 비밀 키를 수신할 수 있다. 허브(130)는 식별자 및 비밀 키에 기초하여 인증 키를 획득할 수 있다. 인증 키를 획득하기 위한 구체적인 프로토콜은 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
허브(130)는 단말 장치(120)로부터 인증 메시지를 수신할 수 있다. 허브(130)는 수신된 인증 메시지로부터 인증에 필요한 데이터를 획득할 수 있다. 허브(130)는 획득된 데이터 및 인증 키에 기초하여, 수신된 인증 메시지를 인증할 수 있다. 수신된 인증 메시지를 인증하기 위한 구체적인 프로토콜은 도 6를 참조하여 설명될 것이다.
예로서, 허브(130)는 TEE(131)에 기반하여 보안 기능을 제공하는 프로세서를 포함할 수 있다. 예로서, 프로세서는 메모리를 포함할 수 있다. TEE(131)에 기반하여 제공 되는 보안 기능은 인증된 사용자만이 프로세서에 접근할 수 있도록 할 수 있다. 도 8을 참조하여, TEE에 기반한 보안 모드에서 동작하는 프로세서가 설명될 것이다.
단말 장치(120)에서 생성 되는 인증 메시지가 허브(130)에 의해 인증될 경우, 단말 장치(120)는 허브(130)와 데이터를 교환할 수 있는 권한을 얻을 수 있다. 예로서, 단말 장치(120) 및 허브(130)가 사물 인터넷 시스템의 구성요소인 경우, 단말 장치(120) 및 허브(130)는 사물 인터넷 시스템을 사용하는 사용자에 관한 데이터를 교환할 필요가 있다. 사용자에 관한 데이터가 높은 보안 수준을 요구하는 경우, 허브(130)는 단말 장치(120)에 인증을 요청할 수 있다. 예컨대, 허브(130)는 인증을 요청하기 위한 인증 요청 메시지를 단말 장치(120)로 전송할 수 있다. 허브(130)의 요청에 응답하여 단말 장치(120)는 인증 메시지를 생성할 수 있다. 생성된 인증 메시지가 허브(130)에 의해 인증 되는 경우, 허브(130)는 사용자에 관한 데이터를 단말 장치(120)와 교환할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 인증 시스템을 도시한 블록도 이다. 도 2를 참조하면, 인증 시스템(100a)은 키 관리 시스템(110), 허브(130), 및 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)은 각각 제 1 내지 제 n SE들(121_1 내지 121_n)에 기반하여 보안 기능을 제공할 수 있다.
키 관리 시스템(110)은 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 식별자, 및 비밀 키를 생성할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 식별자, 및 비밀 키에 기초하여 제 1 내지 제 n 인증 키들을 생성할 수 있다. 제 1 내지 제 n 인증 키들을 생성하기 위한 프로토콜은 도 1의 인증 키를 생성하기 위한 프로토콜과 유사할 수 있다.
제 1 내지 제 n 소트들은 서로 동일할 수 있다. 또는 제 1 내지 제 n 소트들 중 적어도 하나는 나머지 소트들과 상이할 수 있다. 제 1 내지 제 n 장치 ID들은 서로 동일할 수 있다. 또는, 제 1 내지 제 n 장치 ID들 중 적어도 하나는 나머지 장치 ID들과 상이할 수 있다.
예로서, 제 1 및 제 2 소트들이 서로 동일할 경우, 제 1 및 제 2 장치 ID들은 서로 상이할 수 있다. 또는, 제 1 및 제 2 소트들이 서로 상이할 경우, 제 1 및 제 2 장치 ID들은 서로 동일 할 수 있다. 또는, 제 1 및 제 2 소트들이 상이하고, 제 1 및 제 2 장치 ID들도 서로 상이할 수 있다. 따라서, 제 1 소트 및 제 1 장치 ID에 기초하여 생성된 제 1 인증 키는 제 2 소트 및 제 2 장치 ID에 기초하여 생성된 제 2 인증 키와 상이할 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 내지 제 n 인증 키들은 서로 상이할 수 있다.
키 관리 시스템(110)은 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 및 제 1 내지 제 n 인증 키들을 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)로 각각 전송할 수 있다. 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)이 양산될 때, 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 및 제 1 내지 제 n 인증 키들은 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)에 각각 전송될 수 있다. 전송된 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 및 제 1 내지 제 n 인증 키들은 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)에 각각 저장될 수 있다. 전송된 제 1 내지 제 n 인증 키들은 제 1 내지 제 n SE들(121_1 내지 121_n)에 기반하여 보안 기능을 제공하는 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)에 각각 저장될 수 있다.
제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)은 키 관리 시스템(110)으로부터 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 및 제 1 내지 제 n 인증 키들을 각각 수신할 수 있다. 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)은 수신된 제 1 내지 제 n 소트들, 제 1 내지 제 n 장치 ID들, 및 제 1 내지 제 n 인증 키들에 기초하여 제 1 내지 제 n 인증 메시지들을 각각 생성할 수 있다. 제 1 내지 제 n 인증 메시지들을 생성하기 위한 프로토콜은 도 1의 인증 메시지를 생성하기 위한 프로토콜과 유사할 수 있다. 인증 메시지들은 서로 상이한 인증 키들에 기초하여 생성되기 때문에, 인증 메시지들은 서로 상이할 수 있다.
제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)은 제 1 내지 제 n 인증 메시지들을 허브(130)로 전송할 수 있다. 예로서, 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)은 보안 채널들을 통해 제 1 내지 제 n 인증 메시지들을 허브(130)로 전송할 수 있다. 또는, 제 1 내지 제 n 단말 장치들(120_1 내지 120_n)은 일반 채널들을 통해 제 1 내지 제 n 인증 메시지들을 허브(130)로 전송할 수 있다.
도 3은 인증 키를 생성하는 예시적인 프로토콜(110a)을 도시한 블록도 이다. 키 관리 시스템(110)은 프로토콜(110a)에 따라 인증 키를 생성할 수 있다. 허브(130)는 프로토콜(110a)에 따라 인증 키를 획득할 수 있다.
예로서, 이하 설명될 도 3의 해쉬 함수(111), 해쉬 함수(112), XOR 연산(113), 및 암호화 연산(114)는 키 관리 시스템(110)에 포함된 하나 이상의 컴퓨팅 장치들에 의해 수행될 수 있다. 또는, 도 3의 연산들은 허브(130)에 의해 수행될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 도 3의 연산들은 TEE에 기반한 보안 모드에서 동작하는 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
도 3 의 예에서, 해쉬 함수(111) 및 해쉬 함수(112)는 제 1 비트 수를 갖는 데이터를 제 2 비트 수를 갖는 데이터로 변환하기 위한 연산을 포함할 수 있다. 예로서, 해쉬 함수는 SHA-128, SHA-256, 및 SHA-512 등과 같은 함수 중 어느 하나일 수 있다.
도 3 의 예에서, XOR 연산(113)은 논리 연산일 수 있다. 예로서, 1 비트 데이터를 이용하여 XOR 연산(113)을 수행할 경우 아래 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있다.

 A
0 1
B
 0 0 1
1 1 0
표 1의 예에서, A 및 B는 입력 값일 수 있다. 표 1을 참조하면, A 및 B가 동일한 값을 갖는 경우, XOR 연산 값은 “0”일 수 있다. A 및 B가 상이한 값을 갖는 경우, XOR 연산 값은 “1”일 수 있다.
XOR 연산은 암호화 연산 및 복호화 연산으로 사용될 수 있다. 예로서, “1010”(암호화 하고자 하는 데이터) 및 “1111”(암호화 및 복호화에 사용 되는 키)을 XOR 연산 하는 경우, XOR 연산 값은 “0101”(암호화 된 데이터)일 수 있다. “0101”(암호화 된 데이터)을 다시 “1111”(암호화 및 복호화에 사용 되는 키)과 XOR 연산하는 경우, XOR 연산 값은 “1010”(복호화 된 데이터) 일 수 있다. 따라서, XOR 연산은 데이터 마스킹을 위한 연산으로 사용될 수 있다. 이하 도 3을 참조하여, XOR 연산이 데이터 마스킹을 위한 연산으로 사용되는 예시가 설명될 것이다.
XOR 연산은 데이터 인증을 위한 연산으로 사용될 수 있다. XOR 연산 값은, 두 개의 입력 값들이 동일한 경우에 입력 값들과는 무관하게 일정한 값(예컨대, “0”)을 가질 수 있다. 예로서, “1110”(인증 하고자 하는 값) 및 “1111”(기준 값)을 XOR 연산 하는 경우, XOR 연산 값은 “0001”일 수 있다. XOR 연산 값의 최하위 비트 값이 “1” 이므로 인증 하고자 하는 값의 최하위 비트 값과 기준 값의 최하위 비트 값은 동일하지 않음을 알 수 있다. 인증 하고자 하는 값 및 기준 값이 일치 하지 않는 경우, 인증은 거부될 수 있다. 도 6를 참조하여, XOR 연산이 데이터 인증을 위한 연산으로 사용되는 예시가 설명될 것이다.
도 3 의 예에서, 암호화 연산(114)은 대칭 키(예컨대, 도 3의 비밀 키(Secret Key))를 이용하여 특정 데이터를 변환하는 연산을 포함할 수 있다. 암호화 연산(114)에 의해 변환된 데이터는 암호화 연산(114)에 사용된 대칭 키와 동일한 대칭 키를 이용하여 복호화 될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 키 관리 시스템(110)은 식별자(Identifier), 소트(Salt_1), 및 장치 ID(Device ID_1)를 생성할 수 있다. 허브(130)는 키 관리 시스템(110)으로부터 식별자(Identifier), 소트(Salt_1), 및 장치 ID(Device ID_1)를 수신할 수 있다.
또한, 키 관리 시스템(110)은 제 1 태그(TAG#1) 및 제 2 태그(TAG#2)를 생성할 수 있다. 제 1 태그(TAG#1) 및 제 2 태그(TAG#2)는 일정한 비트 수를 갖는 임의의 데이터일 수 있다. 제 1 태그(TAG#1) 및 제 2 태그(TAG#2)는 데이터 블럭의 위치를 표시하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 제 1 태그(TAG#1) 및 제 2 태그(TAG#2)는 프로토콜(110a)을 파싱(parsing)하는 과정에서 사용될 수 있다.
허브(130)는 제 3 태그(TAG#3) 및 제 4 태그(TAG#4)를 생성할 수 있다. 제 3 태그(TAG#3) 및 제 4 태그(TAG#4)의 특성은 제 1 태그(TAG#1) 및 제 2 태그(TAG#2)와 유사하므로 이하 설명 생략한다. 이하 도 3을 참조하여, 제 1 태그(TAG#1) 및 제 2 태그(TAG#2)를 사용하는 프로토콜(110a)이 설명된다. 이하, 프로토콜(110a)이 단계 별로 설명된다.
도 3을 참조하면, 키 관리 시스템(110)은 해쉬 함수(111)에 의해 식별자(Identifier)로부터 해쉬 값(iHash)을 연산할 수 있다.
키 관리 시스템(110)은 제 1 태그(TAG#1), 해쉬 값(iHash), 및 소트(Salt_1)를 포함하는 제 1 데이터 블럭(Data Block_1)을 생성할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 해쉬 함수(112)에 의해 제 1 데이터 블럭(Data Block_1)으로부터 해쉬 값(H)을 연산할 수 있다.
키 관리 시스템(110)은 제 2 태그(TAG#2) 및 소트(Salt_1)를 포함하는 제 2 데이터 블럭(Data Block_2)을 생성할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 XOR 연산(113)에 의해 제 2 데이터 블럭(Data Block_2) 및 해쉬 값(H)으로부터 마스크 DB(masked DB)를 생성할 수 있다. XOR 연산(113)은 데이터 마스킹을 위한 연산으로 사용될 수 있다. 따라서, 마스크 DB(masked DB)는 XOR 연산(113)에 의해 데이터 마스킹 처리된 데이터 일 수 있다.
키 관리 시스템(110)은 마스크 DB(masked DB), 해쉬 값(H) 및 장치 ID(Device ID_1)를 포함하는 암호화 메시지(Encoded message_1)를 생성할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 비밀 키(Secret Key)를 이용하여 암호화 연산(114)을 수행할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 암호화 연산(114)에 의해, 암호화 메시지(Encoded Message)로부터 인증 키(Authentication Key)를 생성할 수 있다. 생성된 인증 키(Authentication Key)는 단말 장치(120)로 전송될 수 있다.
단, 도 3에 도시된 제 1 데이터 블럭(Data Block_1), 제 2 데이터 블럭(Data Block_2), 및 암호화 메시지(Encoded Message_1)의 구성은 예시적인 사항이며 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 제 1 데이터 블럭은 도 3에 도시된 순서와 상이한 순서로 구성된 제 1 태그(TAG#1), 해쉬 값(iHash), 및 소트(Salt_1)를 포함할 수 있다. 예로서, 제 1 데이터 블럭(Data Block_1)은 제 1 태그(TAG#1), 소트(Salt_1), 해쉬 값(iHash) 순서로 구성된 데이터 블럭(TAG#1 | Salt_1 | iHash)을 포함할 수 있다. 제 2 데이터 블럭(Data Block_2) 및 암호화 메시지(Encoded Message_1) 또한 제 1 데이터 블럭(Data Block_1)과 유사한 방법으로 구성될 수 있는바 이하 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템은 복수의 단말 장치를 포함할 수 있다. 복수의 단말 장치 중 적어도 하나로 전송될 소트는 나머지 단말 장치들로 전송될 소트들과 상이할 수 있다. 또는, 복수의 단말 장치 중 적어도 하나로 전송될 장치 ID는 나머지 단말 장치들로 전송될 장치 ID들과 상이할 수 있다. 또는, 복수의 단말 장치 중 적어도 하나로 전송될 장치 ID 및 소트는 나머지 단말 장치들로 전송될 장치 ID들 및 소트들과 각각 상이할 수 있다.
따라서, 소트 및 장치 ID에 기초하여 생성된 인증 키들 중 적어도 하나는 나머지 인증 키들과 상이할 수 있다. 키 관리 시스템(110)에 의해 복수의 단말 장치들 중 적어도 하나로 전송될 인증 키는 나머지 단말 장치들로 전송될 인증 키들과 상이할 수 있다.
나머지 인증 키들과 상이한 인증 키는 공격자에 의해 유출될 수 있다. 유출된 인증 키는 나머지 인증 키들과 상이하기 때문에, 공격자는 유출된 인증 키로부터 다른 인증 키들을 획득하지 못할 수 있다. 따라서, 나머지 인증 키들과 상이한 인증 키를 사용하는 인증 시스템은, 동일한 인증 키를 사용하는 인증 시스템 보다 높은 보안 수준을 가질 수 있다.
도 4는 도 1의 단말 장치에서 인증 메시지를 생성하는 예시적인 프로토콜(120a)을 도시한 블록도 이다.
이하 설명될 도 4의 암호화 연산(121_1) 및 메시지 인증 코드 연산(121_2)은 도 1의 단말 장치(120)에 포함된 보안 모듈에서 수행될 수 있다. 보안 모듈은 SE에 기반한 보안 기능을 이용하여 도 4의 연산들을 수행할 수 있다. 따라서, 도 4의 연산과정은 공격자의 공격으로부터 안전하게 보호될 수 있다.
도 4의 예에서, 암호화 연산(121_1)은 대칭 키(예컨대, 도 4의 암호화 키(Enc Key_1))를 이용하여 특정 데이터를 변환하는 연산을 포함할 수 있다. 암호화 연산(121_1)에 의해 변환된 데이터는 암호화 연산(121_1)에 사용된 대칭 키와 동일한 대칭 키를 이용하여 복호화 될 수 있다.
도 4의 예에서, 메시지 인증 코드 연산(121_2)는 인증 키(Mac Key_1)를 이용하여 특정 데이터를 변환하는 연산을 포함할 수 있다. 메시지 인증 코드 연산(121_2)은 해쉬 함수에 의한 연산을 포함할 수 있다.
단말 장치(120)는 키 관리 시스템(110)으로부터 인증 키(Authentication Key_1), 소트(Salt_1), 및 장치 ID(Device ID_1)를 수신할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 단말 장치(120)는 보안 모듈을 포함할 수 있다. 수신된 인증 키(Authentication Key_1)는 SE(121)에 기반한 보안 기능을 제공하는 보안 모듈에 저장될 수 있다. 암호화 연산(121_1) 및 메시지 인증 코드 연산(121_2)은 SE(121)에 기반한 보안 모드에서 동작하는 보안 모듈에 의해 수행될 수 있다.
인증 키(Authentication Key_1)는 암호화 키(Enc Key_1) 및 메시지 인증 키(Mac Key_1)를 포함할 수 있다. 예로서, 암호화 키(Enc Key_1)는 인증 키(Authentication Key_1)의 최하위 비트(Least Significant Bit; LSB)를 포함하고, 메시지 인증키(Mac Key_1)는 인증 키(Authentication Key_1)의 최상위 비트(Most Significant Bit; MSB)를 포함할 수 있다. 또는, 암호화 키(Enc Key_1)는 인증 키(Authentication Key_1)의 최상위 비트를 포함하고, 메시지 인증키(Mac Key_1)는 인증 키(Authentication Key_1)의 최하위 비트를 포함할 수 있다. 이하 설명에서, 프로토콜(120a)이 단계 별로 설명된다.
단말 장치(120)는 키 관리 시스템(110)으로부터 수신된 인증 키(Authentication Key_1)로부터 암호화 키(Enc Key_1) 및 메시지 인증 키(Mac Key_1)를 획득할 수 있다.
단말 장치(120)는 인증 ID(Verify ID_1) 및 타임 스탬프(Time Stamp_1)를 생성할 수 있다. 예로서, 인증 ID(Verify ID_1)는 인증을 위해 임의로 생성된 데이터를 포함할 수 있다. 프로토콜(120a)에 따라 인증 메시지(Authentication Message_1)가 생성되기 전에, 허브(130) 및 단말 장치(120)는 인증 ID(Verify ID_1)를 공유할 수 있다. 예로서, 타임 스탬프(Time Stamp_1)는 인증을 위해 시각(예컨대, 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)가 생성되는 시각)과 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 인증 ID(Verify ID_1) 및 타임 스탬프(Time Stamp_1)를 이용하여 수행되는 인증은 도 6를 참조하여 설명될 것이다.
단말 장치(120)는 인증 ID(Verify ID_1) 및 타임 스탬프(Time Stamp_1)를 포함하는 제 3 데이터 블럭(Data Block_3)을 생성할 수 있다. 단말 장치(120)는 암호화 키(Enc Key_1)를 이용하여 암호화 연산(121_1)을 수행할 수 있다. 단말 장치(120)는 암호화 연산(121_1)에 의해, 제 3 데이터 블럭(Data Block_3)으로부터 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)를 생성할 수 있다.
따라서, 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)는 인증 ID(Verify ID_1) 및 타임 스탬프(Time Stamp_1)으로부터 변환된 데이터를 포함할 수 있다. 암호화 연산(121_1)은 SE(121)에 기반한 보안 기능에 의해 수행될 수 있기 때문에, 공격자는 암호화 된 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)로부터 인증 ID(Verify ID_1) 및 타임 스탬프(Time Stamp_1)에 관한 데이터를 획득하지 못할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명된 것처럼, 소트(Salt_1) 및 장치 ID(Device ID_1)는 허브(130)에서 인증 키(Authentication Key_1)를 획득할 때 이용될 수 있다. 또한, 도 6를 참조하여 설명될 것처럼, 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)는 허브(130)에서 수행되는 인증에 이용될 수 있다. 따라서, 단말 장치(120)는 소트(Salt_1), 장치 ID(Device ID_1), 및 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)를 허브(130)로 전송하기 위해, 암호화 메시지(Encoded Message_2)를 생성할 수 있다.
단말 장치(120)는 SE(121) 기반의 보안 모드에서 동작하는 보안 모듈에 의해 메시지 인증 코드 연산을 수행할 수 있다. 단말 장치(120)는 메시지 인증 키(Mac Key_1)를 이용하여 메시지 인증 코드 연산(121_2)을 수행할 수 있다. 단말 장치(120)는 메시지 인증 코드 연산(121_2)에 의해, 암호화 메시지(Encoded Message_2)로부터 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_1)를 생성할 수 있다.
따라서, 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_1)는 암호화 메시지(Encoded Message_2)로부터 변환된 데이터를 포함할 수 있다. 메시지 인증 코드 연산(121_2)은 SE(121)에 기반한 보안 기능에 의해 수행될 수 있기 때문에, 공격자는 암호화 된 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_1)로부터 암호화 메시지(Encoded Message_2)에 관한 데이터를 얻지 못할 수 있다. 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_1)는 암호화 메시지(Encoded Message_2)가 위조 및/또는 변조 되었는지 여부를 인증하기 위해 이용될 수 있다. 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_1)를 이용한 인증은 도 6를 참조하여 설명될 것이다.
단말 장치(120)는 암호화 메시지(Encoded Message_2) 및 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_1)를 포함하는 인증 메시지(Authentication Message_1)를 생성할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 것처럼, 생성된 인증 메시지(Authentication Message_1)는 허브(130)의 요청에 응답하여 허브(130)로 전송될 수 있다.
단, 도 4에 도시된 제 3 데이터 블럭(Data Block_3), 암호화 메시지(Encoded Message_2), 및 인증 메시지(Authentication Message_1)의 구성은 예시적인 사항이며 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 제 3 데이터 블럭(Data Block_3)은 도 4에 도시된 순서와 상이한 순서로 구성된 인증 ID(Verify ID_1) 및 타임 스탬프(Time Stamp_1)를 포함할 수 있다. 예로서, 제 3 데이터 블럭(Data Block_3)은 타임 스탬프(Time Stamp_1), 인증 ID(Verify ID_1) 순서로 구성된 데이터 블럭(Time Stamp_1 | Verify ID_1)을 포함할 수 있다. 암호화 메시지(Encoded Message_2) 및 인증 메시지(Authentication Message_1) 또한 제 3 데이터 블럭(Data Block_3)과 유사한 방법으로 구성될 수 있는바 이하 설명은 생략한다.
인증 메시지(Authentication Message_1)는 공격자에 의해 유출될 수 있다. 인증 메시지(Authentication Message_1)는 암호화 연산(121_1) 및 메시지 인증 코드 연산(121_2)에 의해 암호화된 데이터를 포함하기 때문에, 공격자는 인증 메시지(Authentication Message_1)로부터 인증 키(Authentication Key_1)를 획득하지 못할 수 있다. 따라서, 인증 메시지(Authentication Message_1)를 전송하는 인증 시스템은 인증 키(Authentication Key_1)를 직접 전송하는 인증 시스템보다 높은 보안 수준을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 것과 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템은 복수의 단말 장치를 포함할 수 있다. 키 관리 시스템(110)에 의해 생성된 인증 키들 중 적어도 하나는 나머지 인증 키들과 상이할 수 있다. 따라서, 도 4의 프로토콜(120a)에 의해 생성된 인증 메시지가 다수일 경우, 서로 상이한 인증 키들에 기초하여 생성된 인증 메시지들은 서로 상이할 수 있다.
다른 인증 메시지들과 상이한 인증 메시지는 공격자에 의해 유출될 수 있다. 유출된 인증 메시지는 다른 인증메시지들과 상이하기 때문에, 공격자는 유출된 인증 메시지로부터 다른 인증 메시지들을 획득하지 못할 수 있다. 따라서, 다른 인증 메시지들과 상이한 인증 메시지를 사용하는 인증 시스템은, 동일한 인증 메시지를 사용하는 인증 시스템 보다 높은 보안 수준을 가질 수 있다.
도 5는 인증 메시지로부터 데이터를 획득하는 예시적인 방법을 도시한 블록도 이다.
허브(130)는 어느 출처로부터 인증 메시지(Authentication Message_2)를 수신할 수 있다. 인증 메시지(Authentication Message_2)는 도 4의 인증 메시지(Authentication Message_1)와 유사한 데이터를 포함할 수 있다.
따라서, 인증 메시지(Authentication Message_2)는 암호화 메시지(Encoded Message_3) 및 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2)를 포함할 수 있다. 또한, 암호화 메시지(Encoded Message_3)는 인크립트 메시지(Encrypted Message_2), 소트(Salt_2), 및 장치 ID(Device ID_2)를 포함할 수 있다.
따라서, 허브(130)는 인증 메시지(Authentication Message_2)로부터 암호화 메시지(Encoded Message_3), 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2), 소트(Salt_2), 장치 ID(Device ID_2), 및 인크립트 메시지(Encrypted Message_2)를 획득할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 허브(130)는 키 관리 시스템(110)으로부터 식별자(Identifier) 및 비밀 키(Secret Key)를 수신할 수 있다. 허브(130)는 수신된 식별자(Identifier) 및 비밀 키(Secret Key)와 획득된 소트(Salt_2) 및 장치 ID(Device ID_2)에 기초하여 인증 키(Authentication Key_2)를 획득할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 허브(130)는 도 3의 프로토콜(110a)에 따라 인증 키(Authentication Key_2)를 획득할 수 있다.
도 6은 도 1의 허브에서 인증 메시지를 인증하는 예시적인 프로토콜(131a)을 도시한 블록도 이다.
이하 설명될 도 6의 복호화 연산(131_1) 및 인증 연산들(131_3 내지 131_5)은 도 1의 허브에 포함된 프로세서에서 수행될 수 있다. 도 6의 연산들은 TEE(121)에 기반한 보안 모드에서 동작하는 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 도 6의 연산과정은 공격자의 공격으로부터 안전하게 보호될 수 있다.
도 6의 예에서, 복호화 연산(131_1)은 암호화 연산(121_1)에 의해 암호화된 데이터를, 대칭 키(예컨대, 도 6의 암호화 키(Enc Key_2))를 이용하여 복호화 할 수 있다. 도 4의 암호화 키(Enc Key_1)와 암호화 키(Enc Key_2)는 동일 할 수 있다.
도 6의 예에서, 인증 연산들(131_3 내지 131_5)은 수신되는 데이터를 기준 데이터와 비교하는 연산을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하여 설명된 것처럼, 인증 연산들(131_3 내지 131_5)은 XOR 연산을 포함할 수 있다.
도 6의 예에서, 메시지 인증 코드 연산(131_2)은 도 4의 메시지 인증 코드 연산(121_2)과 유사한 방식으로 데이터를 생성할 수 있는 바 이하 설명 생략한다.
도 5를 참조하여 설명된 것과 같이, 허브(130)는 암호화 메시지(Encoded Message_3), 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2), 및 인크립트 메시지(Encrypted Message_2)를 획득할 수 있다.
허브(130)는 인증 키(Authentication Key_2)로부터 암호화 키(Enc Key_2) 및 메시지 인증 키(Mac Key_2)를 획득할 수 있다. 암호화 키(Enc Key_2)와 메시지 인증 키(Mac Key_2) 및 인증 키(Authentication Key_2) 사이의 포함 관계는 도 4를 참조하여 설명된 것과 유사하므로 이하 설명 생략한다.
도 6의 인증 키(Authentication Key_2)는 도 4의 인증 키(Authentication Key_1)와 대응할 수 있다. 예로서, 인증 키(Authentication Key_2)는 인증 키(Authentication Key_1)와 대칭 키 관계에 있을 수 있다. 도 6의 메시지 인증 키(Mac Key_2)는 도 4의 메시지 인증 키(Mac Key_1)와 대응할 수 있다. 도 6의 암호화 키(Enc Key_2)는 도 4의 암호화 키(Enc Key_1)와 대응할 수 있다.
허브(130)는 암호화 키(Enc Key_2)를 이용하여 복호화 연산(131_1)을 수행할 수 있다. 허브(130)는 복호화 연산(131_1)에 의해, 인크립트 메시지(Encrypted Messasge_2)로부터 제 4 데이터 블럭(Data Block_4)을 획득할 수 있다.
허브(130)는 메시지 인증 키(Mac Key_2)를 이용하여 메시지 인증 코드 연산(131_2)을 수행할 수 있다. 허브(130)는 메시지 인증 코드 연산(131_2)에 의해, 암호화 메시지(Encoded Message_3)로부터 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_3)를 획득할 수 있다.
제 4 데이터 블럭(Data Block_4)은 인증 ID(Verify ID_2) 및 타임 스탬프(Time Stamp_2)를 포함할 수 있다. 따라서, 허브(130)는 제 4 데이터 블럭(Data Block_4)으로부터 인증 ID(Verify ID_2) 및 타임 스탬프(Time Stamp_2)를 획득할 수 있다.
허브(130)는 인증 연산(131_3)에 의해 인증 ID(Verify ID_2)를 인증 할 수 있다. 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 단말 장치(120)가 인증 메시지(Authentication Message_1)를 생성하기 전에, 허브(130) 및 단말 장치(120)는 인증 ID(Verify ID_1)를 공유할 수 있다. 허브(130)는 제 4 데이터 블럭(Data Block_4)으로부터 획득되는 인증 ID(Verify ID_2)를 인증 ID(Verify ID_1)와 비교할 수 있다. 인증 ID(Verify ID_1)는 기준 데이터로 사용될 수 있다. 예로서, 허브(130)는 인증 연산(131_3)에 포함된 XOR 연산에 의해, 인증 ID(Verify ID_2) 및 인증 ID(Verify ID_1)가 일치하는지 여부를 판단 할 수 있다. 인증 ID(Verify ID_2) 및 인증 ID(Verify ID_1)가 일치하는 경우, 허브(130)는 제 1 인증 값을 생성할 수 있다.
인증 ID(Verify ID_2) 및 인증 ID(Verify ID_1)가 일치한다는 것은 인증 메시지(Authentication Message_2)의 출처가 단말 장치(120)임을 의미할 수 있다.
허브(130)는 인증 연산(131_4)에 의해 타임 스탬프(Time Stamp_2)를 인증 할 수 있다. 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 타임 스탬프(Time Stamp_1)는 인크립트 메시지(Encrypted Message_1)가 생성된 시각에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 유사한 맥락으로, 타임 스탬프(Time Stamp_2)는 인크립트 메시지(Encrypted Message_2)가 생성된 시각에 관한 데이터를 포함한다고 간주될 수 있다. 따라서, 허브(130)는 타임 스탬프(Time Stamp_2)에 기초하여 인크립트 메시지(Encrypted Message_2)가 생성된 시각이라고 간주되는 시각에 관한 데이터를 획득할 수 있다. 또한 허브(130)는 내장된 시계 장치 등으로부터 인증 메시지(Authentication Message_2)가 수신된 시각에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
허브(130)는 획득된 데이터들에 기초하여, 인크립트 메시지(Encrypted Message_2)가 생성된 시각 및 인증 메시지(Authentication Message_2)가 수신된 시각을 비교할 수 있다. 인크립트 메시지(Encrypted Message_2)가 생성된 시각 및 인증 메시지(Authentication Message_2)가 수신된 시각 사이의 시간이 기준 시간 보다 짧을 경우, 허브(130)는 제 2 인증 값을 생성할 수 있다.
인크립트 메시지(Encrypted Message_2)가 생성된 시각 및 인증 메시지(Authentication Message_2)가 수신된 시각 사이의 시간이 기준 시간보다 짧다는 것은 인증 메시지(Authentication Message_2)의 출처가 단말 장치(120)임을 의미할 수 있다.
또한, 타임 스탬프를 이용한 인증은 공격자의 재전송 공격(reply attack)을 방지 할 수 있다. 예로서, 단말 장치(120)는 인증 메시지를 허브(130)로 전송할 수 있다. 전송된 인증 메시지는 공격자에 의해 유출될 수 있다. 공격자는 유출된 인증 메시지를 허브(130)로 한번 이상 전송할 수 있다. 따라서, 허브(130)는 하나 이상의 유사한 인증 메시지들을 수신할 수 있다. 허브(130)는 수신된 인증 메시지들에 포함된 타임 스탬프들로부터 시각들에 관한 데이터를 획득 할 수 있다. 허브(130)는 시각들에 관한 데이터를 비교 하여, 가장 앞선 시각에 생성된 인증 메시지를 판별할 수 있다. 허브(130)는 가장 앞선 시각에 생성되었다고 판별되는 인증 메시지에 대해서만 제 2 인증 값을 생성할 수 있다.
인증 메시지가 가장 앞선 시각에 생성된 것으로 판별 되었다는 것은, 인증 메시지의 출처가 단말 장치(120)임을 의미할 수 있다.
허브(130)는 인증 연산(131_5)에 의해 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_3)을 인증 할 수 있다. 도 5에서 설명된 것과 같이, 허브(130)는 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2)를 획득할 수 있다. 허브(130)는 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2) 및 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_3)를 비교할 수 있다. 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2) 및 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_3)를 비교하는 방법은 인증 ID(Verify ID_1) 및 인증 ID(Verify ID_2)를 비교하는 방법과 유사할 수 있다. 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2) 및 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_3)가 일치하는 경우, 허브(130)는 제 3 인증 값을 생성할 수 있다.
해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_2) 및 해쉬 메시지 인증 코드(HMAC_3)가 일치한다는 것은, 인증 메시지(Authentication Message_2)가 전송과정에서 위조 및/또는 변조되지 않았음을 의미할 수 있다.
제 1 내지 제 3 인증 값이 모두 생성되는 경우, 허브(130)는 인증 메시지(Authentication Message_2)가 인증되었음을 표시하기 위한 제 4 인증 값을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템에 의해 인증 메시지를 인증하기 위한 예시적인 방법을 도시한 흐름도 이다.
S105 동작에서, 단말 장치(120) 및 허브(130)는 인증 ID를 공유할 수 있다. 단, S105 동작의 경우 참조번호는 동작의 순서와 무관할 수 있다. 단, S105 동작은 S140 동작이 수행되기 전에 수행될 수 있다.
S110 동작에서, 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 키 관리 시스템(110)은 식별자 및 비밀 키를 생성할 수 있다.
S115 동작에서, 키 관리 시스템(110)은 장치 ID 및 소트를 생성할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 소트는 동일한 데이터 및 동일한 해쉬 함수로부터 서로 다른 해쉬 값들이 연산되도록 하기 위해 사용될 수 있다. 장치 ID는 단말 장치(120)와 관련된 데이터를 포함할 수 있다.
S120 동작에서, 키 관리 시스템(110)은 도 3을 참조하여 설명된 프로토콜(110a)에 따라 인증 키를 생성할 수 있다.
S125 동작에서, 키 관리 시스템(110)은 S110 동작에 의해 생성된 식별자 및 비밀 키를 허브(130)로 전송할 수 있다. 예로서, 식별자 및 비밀 키는 허브(130)가 양산되는 시점에 전송될 수 있다. 전송된 식별자 및 비밀 키는 허브(130)에 저장 될 수 있다. 전송된 식별자 및 비밀 키는 TEE에 기반하여 보안 기능을 제공하는 프로세서에 저장될 수 있다. (도 8 참조)
S130 동작에서, 키 관리 시스템(110)은 S115 동작 및 S120 동작에 의해 생성된 인증 키, 소트, 및 장치 ID를 단말 장치(120)로 전송할 수 있다. 예로서, 인증 키, 소트, 및 장치 ID는 단말 장치(120)가 양산되는 시점에 전송될 수 있다. 전송된 인증 키, 소트, 및 장치 ID는 단말 장치(120)에 저장될 수 있다. 전송된 인증 키는 SE에 기반하여 보안 기능을 제공하는 보안 모듈에 저장될 수 있다. (도 8 참조)
S135 동작에서, 도 1을 참조하여 설명된 것처럼, 단말 장치(120)의 인증이 요구되는 때에, 허브(130)는 단말 장치(120)에 인증을 요청할 수 있다. 예로서, 허브(130)는 인증을 요청하기 위한 인증 요청 메시지를 단말 장치(120)로 전송할 수 있다.
S140 동작에서, 단말 장치(120)느 허브(130)의 요청에 응답하여 인증 메시지를 생성할 수 있다. 단말 장치(120)는 도 4를 참조하여 설명된 프로토콜(120a)에 따라 인증 메시지를 생성할 수 있다. S140 동작은 SE에 기반하여 보안 기능을 제공하는 보안 모듈에서 수행될 수 있다. (도 8 참조)
S145 동작에서, 단말 장치(120)는 S140 동작에서 생성된 인증 메시지를 허브(130)로 전송할 수 있다. 단말 장치(120)는 보안 채널 또는 일반 채널을 통해서 인증 메시지를 전송할 수 있다.
S150 동작에서, 허브(130)는 S145 동작에 의해 수신된 인증 메시지 및 S125 동작에 의해 수신된 식별자 및 비밀 키에 기초하여 인증 키를 생성할 수 있다. 허브(130)는 도 3을 참조하여 설명된 프로토콜(110a) 에 따라 인증 키를 획득할 수 있다. S150 동작은 TEE에 기반하여 보안 기능을 제공하는 프로세서에서 수행될 수 있다. (도 8 참조)
S155 동작에서, 허브(130)는 도 6의 프로토콜(131a)에 따라 S145 동작에 의해 수신된 인증 메시지를 인증할 수 있다. 허브(130)는 S150 동작에 의해 생성된 인증 키에 기초하여 획득되는 인증 ID, 타임 스탬프, 및 해쉬 메시지 인증 코드를 각각 인증할 수 있다. 허브(130)는 인증 ID의 인증 시, S105 동작에 의해 공유된 인증 ID를 이용할 수 있다. S155 동작은 TEE에 기반하여 보안 기능을 제공하는 프로세서에 의해 수행될 수 있다. (도 8 참조)
도 8은 도 1의 단말 장치 또는 허브를 구현하기 위한 예시적인 전자 장치를 도시한 블록도 이다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(200)는 프로세서(210), 메모리(220), 스토리지(230), 보안 모듈(240), 통신 장치(250), 사용자 인터페이스(260), 및 버스(270)을 포함할 수 있다. 전자 장치(200)는 도 8에 나타나지 않은 다른 구성 요소(예컨대, 센서 또는 파워 서플라이 등)들을 더 포함할 수 있다. 또는, 전자 장치(200)는 도 8에 나타낸 구성 요소들 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다.
프로세서(210)는 전자 장치(200)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 예로서, 프로세서(210)는 사용자의 편의를 위해 실행되는 어플리케이션 등을 실행할 수 있다. 예로서, 도 1의 허브(130)는 프로세서(210)를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 TEE에 기반한 보안 모드에서 동작할 수 있다. 프로세서(210)는 TEE에 기반한 보안 모드에서 도 3의 프로토콜(110a)에 따라 인증 키를 획득할 수 있다. 프로세서(210)는 TEE에 기반한 보안 모드에서 도 6의 프로토콜(131a)에 따라 인증 메시지를 인증할 수 있다. 따라서, 허브(130)는 공격자에 의한 연산과정의 유출을 방지 할 수 있다.
예로서, 프로세서(210)는 범용 프로세서, 워크스테이션 프로세서, 어플리케이션(Application) 프로세서 등 중 하나일 수 있다. 프로세서(210)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 예로서, 프로세서(210)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(210)는 프로세서(210)의 내부 또는 외부에 위치한 메모리(211)를 더 포함할 수 있다. 메모리(211)는 TEE에 기반하여 보안 기능을 제공하는 저장 장치일 수 있다. 메모리(211)는 TEE에 기반한 보안 모드를 제공하는 위치에 높은 수준의 보안을 요구하는 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 메모리(211)는 TEE에 기반한 보안 모드를 제공하는 위치에 도 3, 도 5, 및 도 6에 도시된 데이터 등을 저장할 수 있다.
메모리(220)는 프로세서(210)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터를 저장할 수 있다. 프로세서(210)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터는 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템과 관련된 데이터 중 다른 데이터에 비해 낮은 보안 수준을 요구하는 데이터를 포함할 수 있다. 예로서, 메모리(220)는 도 4의 제 3 데이터 블록, 암호화 메시지, 및 인증 메시지 등과 관련된 데이터를 저장할 수 있다.
예로서, 메모리(220)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 또는 플래시(Flash) 메모리, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 메모리(220)는 이종의 메모리들을 포함할 수 있다.
스토리지(230)는 전원 공급과 관계없이 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 스토리지(230)는 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템과 관련된 데이터 중 다른 데이터에 비해 낮은 보안 수준을 요구하는 데이터를 포함할 수 있다. 예로서, 스토리지(230)는 도 4의 제 3 데이터 블록, 암호화 메시지, 및 인증 메시지 등과 관련된 데이터를 저장할 수 있다.
예로서, 스토리지(230)는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), SD(Secure Digital) 카드, USB(Universal Serial Bus) 메모리 장치 등과 같이 불휘발성 메모리를 포함하는 기록 매체(Storage Medium)일 수 있다.
보안 모듈(240)은 높은 보안 수준을 요구하는 데이터를 처리하거나 저장할 수 있다. 예로서, 도 1의 단말 장치(120)는 보안 모듈(240)을 포함할 수 있다. 보안 모듈(240)은 SE에 기반한 보안 모드에서 동작할 수 있다. 보안 모듈(240)은 SE에 기반한 보안 모드에서 도 4의 연산들을 수행할 수 있다. 따라서, 단말 장치(120)는 공격자에 의한 연산과정의 유출을 방지 할 수 있다.
통신 장치(250)는 송신부 및 수신부를 포함할 수 있다. 전자 장치(200)는 통신 장치(250)에 의해 다른 전자 장치와 통신하여 데이터를 송신 및/또는 수신 할 수 있다. 예로서, 전자 장치(200)는 통신 장치(250)에 의해, 키 관리 시스템, 단말 장치들, 및 허브들 중 적어도 하나와 데이터를 교환할 수 있다. 예로서, 통신 장치(250)에 의해 교환되는 데이터는 인증 메시지 및 인증 키 등 중 적어도 하나와 관련된 데이터를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(260)는 사용자와 전자 장치(200) 사이에서 명령 또는 데이터의 입/출력을 전달할 수 있다. 예로서, 사용자 인터페이스(260)는 키보드, 마우스, 터치스크린, 스캐너, 조이스틱, 음성인식장치, 동작인식장치 또는 안구인식장치 등과 같은 입력장치, 및/또는 모니터, 디스플레이 장치, 프로젝터, 스피커 또는 플로터 등의 출력장치 등과 같은 물리 장치를 포함할 수 있다.
버스(270)는 전자 장치(200)의 구성 요소들 사이에서 통신 경로를 제공할 수 있다. 예로서, 프로세서(210), 메모리(220), 스토리지(230), 보안 모듈(240), 통신 장치(250), 및 사용자 인터페이스(260)는 버스(270)를 통해 서로 데이터를 교환할 수 있다. 버스(270)는 전자 장치(200)에서 이용되는 다양한 유형의 통신 포맷을 지원하도록 구성될 수 있다.
도 8의 전자 장치(200)는 컴퓨팅 장치로서 동작할 수 있다. 예로서, 도 1의 키 관리 시스템(110)은 하나 이상의 전자 장치(200)들을 포함할 수 있다. 키 관리 시스템(110)은 하나 이상의 전자 장치(200)들에 의해 복수의 인증 키를 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템을 구현하기 위한 예시적인 사물 인터넷 시스템을 도시한 개념도 이다.
본 발명의 실시 예에 따른 사물 인터넷 시스템은 홈 네트워크 시스템, 군사 네트워크 시스템, 또는 기업 네트워크 시스템 등 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 사물 인터넷 시스템은 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network) 또는 인프라스트럭쳐 네트워크(Infrastructure Network)일 수 있다. 이하 도 9을 참조하여, 사물 인터넷 시스템의 예시로서 홈 네트워크 시스템(300)이 설명된다.
도 9을 참조하면, 홈 네트워크 시스템(300)은 허브(310) 및 복수의 단말 장치(320 내지 360)를 포함 할 수 있다. 예로서, 홈 네트워크 시스템(300)은 냉장고, 세탁기, 에어컨 등과 같은 가전 기기(320), 도어락, CCTV, 인터폰, 윈도우 센서, 화재 감지 센서, 전기 플러그 등과 같은 보안/안전 기기(330), TV, 오디오, 게임기, 컴퓨터 등과 같은 엔터테인먼트 기기(340), 프린터, 프로젝터, 복사기 등과 같은 사무기기(350), 및 기타 다양한 형태의 컴퓨팅 장치(360) 등과 같은 단말 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이외에도 홈 네트워크 시스템(300)은 다양한 전자 장치 또는 센싱 장치 등을 포함할 수 있다.
도 9의 허브(310)는 도 1의 허브(130) 및 도 8의 프로세서(210)를 포함할 수 있다. 도 9의 복수의 단말 장치(320 내지 360)는 도 1의 단말 장치(120), 도 2의 단말 장치들(120_1 내지 120_n), 및 도 8의 보안 모듈(240)을 포함할 수 있다.
홈 네트워크 시스템(300)은 유무선 네트워크를 통하여 건물(주택, 아파트, 빌딩 등) 내의 다양한 단말 장치들을 제어할 수 있다. 단말 장치들은 허브(310)를 경유하여 데이터를 전송 및/또는 수신할 수 있다.
홈 네트워크 시스템(300)은 다양한 유/무선 통신망을 포함할 수 있다. 예로서, 홈 네트워크 시스템(300)은 센서 네트워크, M2M 네트워크, IP(Internet protocol) 기반의 네트워크 및 비IP 기반의 네트워크 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 홈 네트워크 시스템(300)은 Home PNA(Home Phone line Networking Alliance), IEEE1394, USB(Universal Serial Bus), PLC(Power Line communication), Ethernet 등의 유선 통신망, IrDA(Infrared Data Association), Bluetooth, Wi-fi(Wireless Fidelity), WLAN(Wireless LAN), UWB(Ultra Wide Band), ZigBee, Wireless 1394, Wireless USB, NFC (Near Field Communication), RFID(Radio-frequency identification)등의 무선 통신망, 및 3G(3rd Generation), 4G(4th Generation), LTE(Long Term Evolution) 등의 이동 통신망 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예로서, 홈 네트워크 시스템(300)은 유/무선 통신망을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 인증 시스템과 관련된 데이터를 전송 및/또는 수신할 수 있다. 예로서, 허브(310)는 유/무선 통신망을 통해 복수의 단말 장치(320 내지 360)로 인증 요청 메시지들을 전송할 수 있다. 복수의 단말 장치(320 내지 360)는 유/무선 통신망을 통해 인증 메시지들을 전송 할 수 있다. 허브(310)는 유/무선 통신망을 통해 복수의 단말 장치(320 내지 360)로부터 인증 메시지들을 수신할 수 있다. 유/무선 통신망은 보안 채널 및 일반 채널 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복수의 단말 장치(320 내지 360)는 도 7을 참조하여 설명된 인증 방법에 따라 인증을 받을 수 있다. 허브(310)는 복수의 단말 장치(320 내지 360) 중 인증된 단말 장치와 데이터를 교환 할 수 있다. 따라서, 허브(310) 및 복수의 단말 장치(320 내지 360)가 교환하는 데이터는 공격자의 공격으로부터 안전하게 보호될 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 인증 시스템
100a : 인증 시스템
110a : 프로토콜
120a : 프로토콜
131a : 프로토콜

Claims (20)

  1. 제 1 데이터 및 제 1 인증 메시지를 이용하여 제 1 인증 키를 획득하고, 상기 제 1 인증 키를 이용하여 상기 제 1 인증 메시지를 인증하고,
    제 2 데이터 및 제 2 인증 메시지를 이용하여 제 2 인증 키를 획득하고, 상기 제 2 인증 키를 이용하여 상기 제 2 인증 메시지를 인증하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 제 1 데이터, 상기 제 1 인증 메시지, 상기 제 1 인증키, 상기 제 2 데이터, 상기 제 2 인증 메시지, 및 상기 제 2 인증 키를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하되,
    상기 제 2 인증 메시지는 상기 제 1 인증 메시지와 상이하고, 상기 제 2 인증키는 상기 제 1 인증 키와 상이하고, 상기 제 1 인증 키는 제 1 단말 장치와 관련되고, 상기 제 2 인증 키는 제 2 단말 장치와 관련되는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인증 메시지는 상기 제 1 인증 키와 대응하는 키에 기초하여 상기 제 1 단말 장치로부터 수신되는 전자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서 및 상기 메모리는 보안 기능을 제공하기 위한 보안 모드에서 동작하도록 구성된 전자 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인증 키는 암호화 키 및 메시지 인증 키를 포함하는 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터는 식별자(Identifier)에 관한 데이터 및 비밀 키에 관한 데이터를 포함하고,
    상기 제 1 인증 메시지는 해쉬 메시지 인증 코드 및 암호화 메시지를 포함하고, 상기 암호화 메시지는 인크립트 메시지를 포함하고, 상기 인크립트 메시지는 인증 ID와 관련된 데이터 및 시각과 관련된 데이터와 관련되는 전자 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 암호화 키 및 상기 인크립트 메시지에 기초하여 상기 시각과 관련된 데이터 및 상기 인증 ID와 관련된 데이터를 획득하고, 상기 메시지 인증 키 및 상기 암호화 메시지를 이용하여 상기 해쉬 메시지 인증 코드를 획득하도록 구성된 전자 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 시각과 관련된 데이터, 상기 인증 ID와 관련된 데이터, 및 상기 해쉬 메시지 인증 코드를 인증하도록 구성된 전자 장치.
  8. 제 1 인증 키에 기초하여 제 1 인증 메시지를 생성하도록 구성된 보안 모듈; 및
    상기 제 1 인증 메시지와 관련된 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하되,
    상기 제 1 인증 키는 상기 보안 모듈과 관련되고, 상기 제 1 인증 키는 다른 보안 모듈과 관련되는 제 2 인증 키와 상이하고, 상기 제 1 인증 메시지는 상기 제 2 인증 키와 관련되는 제 2 인증 메시지와 상이한 전자 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보안 모듈은 보안 기능을 제공하기 위한 보안 모드에서 동작하도록 구성된 전자 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보안 모듈은,
    상기 보안 모드에서 시각 및 인증 ID와 관련된 인크립트 메시지와 상기 제 1 인증 키를 생성하고,
    상기 보안 모드에서 상기 제 1 인증 키 및 상기 인크립트 메시지에 기초하여 해쉬 메시지 인증 코드를 생성하되,
    상기 인크립트 메시지는 상기 제 1 인증키에 기초하여 암호화되는 전자 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 시각은 상기 인크립트 메시지가 생성되는 시각과 관련된 데이터를 포함하는 전자 장치.
  12. 제 1 단말 장치와 관련된 제 1 인증 키로부터 생성된 상기 제 1 인증 메시지를 수신하고,
    제 2 단말 장치와 관련된 제 2 인증 키로부터 생성된 상기 제 2 인증 메시지를 수신하고,
    상기 제 1 인증 메시지로부터 제 3 인증 키를 획득하고, 상기 제 2 인증 메시지로부터 제 4 인증 키를 획득하고,
    상기 제 3 인증 키를 이용하여 상기 제 1 인증 메시지를 인증하고, 상기 제 4 인증 키를 이용하여 상기 제 2 인증 메시지를 인증하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 제 1 인증 메시지, 상기 제 2 인증 메시지, 상기 제 3 인증 키, 및 상기 제 4 인증 키와 관련된 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하되,
    상기 제 1 인증 키 및 상기 제 3 인증 키는 대칭 키 관계에 있고, 상기 제 2 인증 키 및 상기 제 4 인증 키는 대칭 키 관계에 있는 전자 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 인증 키는 상기 제 2 인증 키와 상이하고, 상기 제 2 인증 키는 상기 제 2 단말 장치로 전송되는 전자 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1 인증 키에 기초하여 상기 제 1 인증 메시지를 인증하는 전자 장치.
  15. 제 12 항에 있어서
    상기 제 1 인증 메시지는 일반 채널 및 보안 채널 중 적어도 하나를 통해 제 1 단말 장치로부터 수신되는 전자 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서 및 상기 메모리는 사물 인터넷 시스템을 구성하는 허브에 포함되되,
    사물 인터넷 시스템을 구성하는 복수의 단말 장치는 상기 허브를 경유하여 데이터를 교환하는 전자 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 인증 키는 키 관리 시스템(Key Management System)에 의해 생성 되고, 상기 제 1 인증 키는 상기 제 1 단말 장치로 전송되는 전자 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 프로세서는 암호화 메시지 및 비밀 키에 기초하여 생성되는 상기 제 1 인증 키를 수신하고, 상기 암호화 메시지는 식별자, 소트, 및 장치 ID와 관련되는 전자 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 식별자 및 상기 장치 ID는 상기 제 1 단말 장치와 관련되는 데이터를 포함하는 전자 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 키 관리 시스템으로부터 상기 식별자 및 상기 비밀키를 수신하고, 상기 제 1 인증 메시지를 수신하기 위한 통신 장치를 더 포함하는 전자 장치.
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