KR20190133972A - TERMMINAL DEVICE, SERVER, SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING MESSAGE ENCRYPTION KEY USING DEVICE AUTHENTICATION KEY IN IoT ENVIRONMENT - Google Patents

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KR20190133972A
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KR1020180059029A
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김영진
이상준
송판근
신동평
곽지현
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(주)드림시큐리티
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Abstract

Disclosed are a terminal device, a server, a system, and a method for operating a message encryption key using a device authentication key in an Internet of things (IoT) environment. According to an embodiment of the present invention, a method for operating a message encryption key, which is a method using a terminal device, a server, and a system for operating a message encryption key, comprises the steps of: generating, by the terminal device, an authentication key pair or receiving an authentication key pair generated using an information injection program of a network server, and generating, by a key management server, a verification key pair; encrypting, by the terminal device, a request message using an authentication private key of the authentication key pair and a verification public key of the verification key pair; and decrypting, by an application server, the request message using an authentication public key of the authentication key pair and a verification private key of the verification key pair.

Description

IoT 환경에서 기기 인증키를 활용한 메시지 암호키 운용을 위한 단말 기기, 서버, 시스템 및 방법 {TERMMINAL DEVICE, SERVER, SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING MESSAGE ENCRYPTION KEY USING DEVICE AUTHENTICATION KEY IN IoT ENVIRONMENT}Terminal device, server, system and method for message encryption key operation using device authentication key in IoT environment {TERMMINAL DEVICE, SERVER, SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING MESSAGE ENCRYPTION KEY USING DEVICE AUTHENTICATION KEY IN IoT ENVIRONMENT}

본 발명은 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IoT 환경에서의 키 관리 및 보안 기술에 관한 것이다.The present invention relates to the Internet of Things (IoT) technology, and more particularly, to key management and security technology in the IoT environment.

IoT(사물인터넷, Internet of Things)는 자동차, 집, 웨어러블 장치 등과 함께 현대 생활의 모든 정보를 수집할 수 있게 하였다. 이 정보는 단순한 장치에서 수집된 수치 데이터뿐만 아니라 개인의 생활에 밀접하면서도 개인의 사생활까지 엿볼 수 있는 은밀한 데이터를 포함하고 기술이 발전함에 따라 폭발적으로 증가하는 추세다.The Internet of Things (IoT) has enabled us to collect all the information of modern life along with cars, homes and wearables. This information includes not only numerical data collected from simple devices, but also secret data that is closely related to the personal life and reveals the personal life.

그러나 데이터의 보호 및 보안에는 아직 많이 미흡하다. 특히 무선망을 이용하는 경우가 많으며, 인터넷에 연결되면서 사이버공격과 위협이 크게 늘어나고 있지만 보안을 제대로 강구하고 있지 못하고 있어 암호화 프로토콜을 활용해 송신되는 데이터 안전성을 강구할 수 있는 안전한 통신이 구현돼야 하며, 경량화된 플랫폼에 최적화된 암호화 및 인증 기술의 필요성이 강조된다.However, the protection and security of data is still far from sufficient. In particular, wireless networks are often used, and cyber attacks and threats are increasing as they are connected to the Internet. However, they are not properly secured. The need for encryption and authentication technologies optimized for lightweight platforms is emphasized.

IoT 플랫폼은 주로 무선으로 연결되는데, 이를 위해 LoRA, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 6LoWPAN, Z-Wave 등의 프로토콜을 사용한다. 이들 프로토콜은 TDES(TripleDES), SHA-1과 같이 보안 강도가 낮은 암호부터 AES-256, SHA-2, RSA-2048 등 보안 강도가 높은 암호까지 다양하게 지원하나 여전히 IoT 환경에 적합한 경량화된 특성을 갖춘 암호 알고리즘을 지원하지 않고 있다.IoT platforms are primarily connected wirelessly, using protocols such as LoRA, ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi, 6LoWPAN, and Z-Wave. These protocols range from low-security ciphers such as TDES (TripleDES) and SHA-1 to high-security ciphers such as AES-256, SHA-2, and RSA-2048, but still provide lightweight features for IoT environments. It does not support the encryption algorithm.

IoT 환경에서 자원이 제한적인 환경에서 IETF 표준화 그룹에서는 안전한 IoT 서비스를 위해 경량화된 DTLS(Datagram TLS) 프로토콜의 활용을 제안하고 있지만 초경량 기기에는 한계가 있다. RSA(Rivest Shamir Adleman)나 ECC(Elliptic Curve Cryptosystem)와 같은 암호화 모듈을 탑재 할 수 없는 경량 센서에는 적용이 어렵다.In an environment where resources are limited in the IoT environment, the IETF standardization group proposes to use a lightweight DTLS (Datagram TLS) protocol for secure IoT services, but there are limitations in ultra-lightweight devices. It is difficult to apply to lightweight sensors that cannot be equipped with encryption modules such as RSA (Rivest Shamir Adleman) or ECC (Elliptic Curve Cryptosystem).

초소형 IoT 기기는 기존 PC나 모바일 기기와는 달리 저전력으로 동작하기 때문에 컴퓨팅 성능이 낮고 프로세서의 경우 비교적 고성능 기기에 적합한 32비트 프로세서 외에도 경량 기기에는 8비트와 16비트 프로세서까지 다양하게 탑재되고 있다. 대칭키 암호화의 경우 8비트 프로세서 기준으로 128비트 AES 암·복호화가 무난하게 수행되는 것으로 알려져 있다.Unlike conventional PCs or mobile devices, ultra-small IoT devices operate at low power, so they have low computing power and processors are suitable for relatively high-performance devices. In the case of symmetric key encryption, 128-bit AES encryption / decryption is known to be performed on an 8-bit processor basis.

IoT기기, 센서들은 기존보다 훨씬 가벼운 펌웨어를 통해 구동되기 때문에 안드로이드OS 등에 적용되는 보안기능을 그대로 적용하기 어렵다는 한계가 발생한다. 기존 암호화 통신은 최소한의 컴퓨팅 성능을 가진 IoT기기, 센서에 적용하기에는 무리가 되고 소프트웨어적인 암호화 기술보다는 하드웨어적인 암호화 기술을 적용한다면, 별도 암호화 칩을 사용으로 비용이 상승한다는 문제가 있어 하드웨어적인 암호화 기술 적용은 한계가 있다.IoT devices and sensors are driven by much lighter firmware than the existing ones, so it is difficult to apply security functions applied to Android OS. Existing encryption communication is too difficult to apply to IoT devices and sensors with minimal computing power, and if hardware encryption technology is applied rather than software encryption technology, there is a problem that the cost increases by using separate encryption chip. Application is limited.

한편, 한국공개특허 제 10-2016-0099256 호“IoT 기반 스마트 워크 환경에서 디바이스 인증을 위한 인증 서버, 인증 방법 및 시스템”는 IoT 기반의 스마트 워크 환경에서 지능형 디바이스의 식별값과 임시 암호값을 인증하여 인가 티켓을 생성하고, 인가 티켓을 이용하여 디바이스 인증을 수행하는 인증 서버, 인증 방법 및 시스템에 관하여 개시하고 있다.Meanwhile, Korean Patent Publication No. 10-2016-0099256 “Authentication Server, Authentication Method and System for Device Authentication in IoT-based Smart Work Environment” authenticates the identification value and the temporary password value of an intelligent device in an IoT-based smart work environment. An authentication server, an authentication method, and a system for generating an authorization ticket and performing device authentication using the authorization ticket are disclosed.

본 발명은 기존 대칭키 암호화를 이용하여 안전한 키의 관리 및 분배를 목적으로 한다.The present invention aims to manage and distribute secure keys using existing symmetric key encryption.

또한, 본 발명은 기존 대칭키 암호화를 이용한 공개키 인증, 암호화 및 복호화를 목적으로 한다.In addition, the present invention aims at public key authentication, encryption, and decryption using existing symmetric key encryption.

또한, 본 발명은 암호화 기술 적용의 비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to reduce the cost of applying encryption technology.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 메시지 암호키 운용을 위한 단말 기기, 서버 및 시스템을 이용한 방법에 있어서, 상기 단말 기기가, 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받고, 키 관리 서버가, 검증용 키 페어를 생성하는 단계; 상기 단말 기기가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 요청 메시지를 암호화하는 단계 및 어플리케이션 서버가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계를 포함한다.The method for operating a message encryption key according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a method using a terminal device, a server and a system for message encryption key operation, the terminal device, the authentication key pair Generating or receiving the authentication key pair generated using an information injection program of a network server, and generating, by the key management server, a key pair for verification; Encrypting, by the terminal device, a request message using the authentication private key of the authentication key pair and the verification public key of the verification key pair, and by an application server, the authentication public key of the authentication key pair And decrypting the request message using the verification private key of the verification key pair.

이 때, 상기 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 상기 어플리케이션 서버가, 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 암호화하는 단계 및 상기 단말 기기가, 상기 인증용 개인키 및 상기 검증용 공개키를 이용하여 상기 응답 메시지를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, the method for operating the message encryption key includes the step of encrypting the response message to the request message by the application server using the authentication public key and the verification private key and the terminal device, the authentication And decrypting the response message using the private key and the verification public key.

이 때, 상기 생성하는 단계는 상기 단말 기기가, 상기 인증용 공개키 및 상기 단말 기기의 단말 식별 정보를 상기 키 관리 서버에 송신하고, 상기 키 관리 서버가, 사전 공유키를 생성하여, 상기 검증용 공개키 및 상기 사전 공유키를 상기 단말 기기에 송신할 수 있다.At this time, in the generating step, the terminal device transmits the authentication public key and terminal identification information of the terminal device to the key management server, and the key management server generates a pre-shared key to verify the verification. The public key and the pre-shared key can be transmitted to the terminal device.

이 때, 상기 생성하는 단계는 상기 단말 기기가, 상기 인증용 개인키, 상기 검증용 공개키, 상기 단말 식별 정보 및 상기 사전 공유키를 저장하고, 상기 키 관리 서버가, 상기 인증용 공개키, 상기 검증용 개인키, 상기 단말 식별 정보 및 상기 사전 공유키를 저장할 수 있다.In this case, the generating of the terminal device, the authentication private key, the verification public key, the terminal identification information and the pre-shared key, the key management server, the authentication public key, The verification private key, the terminal identification information, and the pre-shared key may be stored.

이 때, 상기 요청 메시지를 암호화하는 단계는 상기 단말 기기가, 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange) 방식을 이용하여 상기 인증용 개인키 및 상기 검증용 공개키로부터 제1 비밀키를 생성하고, 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가, 디피-헬만 키 교환 방식을 이용하여 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키로부터 제2 비밀키를 생성할 수 있다.In this case, in the encrypting of the request message, the terminal device generates a first secret key from the authentication private key and the verification public key using a Diffie-Hellman key exchange method. In the decrypting of the request message, the application server may generate a second secret key from the authentication public key and the verification private key by using a Diffie-Hellman key exchange scheme.

이 때, 상기 요청 메시지를 암호화하는 단계는 상기 단말 기기가, 키 유도 함수(Key derivation function)를 이용하여 상기 제1 비밀키 및 상기 사전 공유키로부터 제1 암호키 및 제1 MAC 키를 생성하고, 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가, 상기 키 유도 함수를 이용하여 상기 제2 비밀키 및 상기 사전 공유키로부터 제2 암호키 및 제2 MAC 키를 생성할 수 있다.In this case, the encrypting of the request message may include generating, by the terminal device, a first encryption key and a first MAC key from the first secret key and the pre-shared key using a key derivation function. The decoding of the request message may include generating, by the application server, a second encryption key and a second MAC key from the second secret key and the pre-shared key using the key derivation function.

이 때, 상기 요청 메시지를 암호화하는 단계는 상기 단말 기기가, 상기 제1 암호키를 이용하여 상기 요청 메시지를 암호화한 암호화 메시지를 생성하고, 상기 제1 MAC 키를 이용하여 상기 암호화 메시지, 상기 단말 식별 정보 및 상기 암호화 메시지의 메시지 헤더를 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제1 MAC 값을 산출할 수 있다.In this case, the encrypting of the request message may include generating, by the terminal device, an encrypted message that encrypts the request message using the first encryption key, and using the first MAC key, the encrypted message and the terminal. The first MAC value may be calculated by calculating a message authentication code (MAC) from the identification information and the message header of the encrypted message.

이 때, 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가, 상기 제2 MAC 키를 이용하여 상기 단말 기기로부터 수신한 상기 암호화 메시지, 상기 단말 식별 정보 및 상기 암호화 메시지의 메시지 헤더를 MAC 연산하여 제2 MAC 값을 산출할 수 있다.In this case, the decoding of the request message may be performed by the application server using a second MAC key to perform MAC operation on the encrypted message, the terminal identification information, and the message header of the encrypted message received from the terminal device. 2 MAC value can be calculated.

이 때, 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가, 상기 단말 기기로부터 수신한 상기 제1 MAC 값과 상기 제2 MAC 값을 비교하여 상기 암호화 메시지를 검증하고, 상기 제2 암호키를 이용하여 상기 암호화 메시지를 복호화할 수 있다.In this case, in the decrypting of the request message, the application server compares the first MAC value and the second MAC value received from the terminal device to verify the encrypted message and uses the second encryption key. To decrypt the encrypted message.

이 때, 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는 상기 제1 MAC 값과 상기 제2 MAC 값을 Xor 연산하여 상기 암호화 메시지의 패딩 존재 여부를 확인하고, 상기 패딩 존재 여부에 따라 상기 암호화 메시지를 복호화 후, 패딩 처리할 수 있다.At this time, the step of decrypting the request message Xor operation on the first MAC value and the second MAC value to determine whether the padding of the encrypted message, and after decrypting the encrypted message according to the presence of the padding, Can be padded.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 메시지 암호키 운용을 위한 단말 기기, 서버 및 시스템을 이용한 방법에 있어서, 상기 단말 기기가, 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받고, 키 관리 서버가, 검증용 키 페어를 생성하는 단계; 상기 단말 기기가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 수행 명령을 포함하는 요청 메시지를 생성하는 단계 및 어플리케이션 서버가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 이용하여 수행 명령을 포함하는 요청 메시지를 검증하는 단계를 포함한다.In addition, a method for operating a message encryption key according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a method using a terminal device, a server and a system for operating a message encryption key, the terminal device, for authentication Generating a key pair or receiving the authentication key pair generated using an information injection program of a network server, and generating, by the key management server, a key pair for verification; Generating, by the terminal device, a request message including an execution command using an authentication private key of the authentication key pair and a verification public key of the verification key pair, and by the application server, the authentication key pair Verifying a request message including an execution command using the authentication public key and the verification private key of the verification key pair.

상기 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 상기 어플리케이션 서버가, 상기 메시지의 검증이 성공인 경우, 수행 명령을 처리하고, 상기 수행 명령에 대한 응답 메시지를 생성하는 단계 및 상기 단말 기기가, 상기 응답 메시지를 검증하고, 상기 응답 메시지의 검증이 성공인 경우, 상기 응답 메시지를 복호화하여 상기 수행 명령을 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for operating the message encryption key, the application server, if the verification of the message is successful, processing an execution command, generating a response message to the execution command and the terminal device, Verifying and, if the verification of the response message is successful, decoding the response message and processing the execution command.

이 때, 상기 요청 메시지를 생성하는 단계는 상기 단말 기기가, 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange) 방식을 이용하여 상기 인증용 개인키 및 상기 검증용 공개키로부터 제1 비밀키를 생성하고, 상기 요청 메시지를 검증하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가, 디피-헬만 키 교환방식을 이용하여 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키로부터 제2 비밀키를 생성할 수 있다.In this case, the generating of the request message may include generating, by the terminal device, a first secret key from the authentication private key and the verification public key using a Diffie-Hellman key exchange scheme. The verifying of the request message may include generating, by the application server, a second secret key from the authentication public key and the verification private key by using a Diffie-Hellman key exchange scheme.

이 때, 상기 요청 메시지를 생성하는 단계는 상기 단말 기기가, 키 유도 함수(Key derivation function)를 이용하여 상기 제1 비밀키 및 상기 키 관리 서버가 생성한 사전 공유키로부터 제1 암호키 및 제1 MAC 키를 생성하고, 상기 요청 메시지를 검증하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가, 상기 키 유도 함수를 이용하여 상기 제2 비밀키 및 상기 사전 공유키로부터 제2 암호키 및 제2 MAC 키를 생성할 수 있다.The generating of the request message may include generating, by the terminal device, a first encryption key and a first encryption key from a pre-shared key generated by the first secret key and the key management server using a key derivation function. 1 generating a MAC key and verifying the request message may include generating, by the application server, a second encryption key and a second MAC key from the second secret key and the pre-shared key using the key derivation function. Can be.

이 때, 상기 요청 메시지를 생성하는 단계는 상기 요청 메시지의 메시지 헤더에 수행 명령의 요청을 설정할 수 있다.In this case, the generating of the request message may set a request for an execution command in a message header of the request message.

이 때, 상기 요청 메시지를 검증하는 단계는 상기 요청 메시지의 메시지 헤더에 포함된 수행 명령을 확인하여 상기 수행 명령의 요청을 처리할 수 있다.In this case, verifying the request message may process the request of the execution command by confirming the execution command included in the message header of the request message.

이 때, 상기 응답 메시지를 생성하는 단계는 상기 어플리케이션 서버가 상기 제2 암호키를 이용하여 상기 수행 명령을 요청한 결과를 암호화하여 상기 응답 메시지를 생성하고, 상기 수행 명령을 처리하는 단계는 상기 응답 메시지의 검증이 성공인 경우, 상기 단말 기기가, 상기 제1 암호키를 이용하여 상기 응답 메시지를 복호화하여 상기 수행 명령을 요청한 결과를 처리할 수 있다.In this case, the generating of the response message may include generating the response message by encrypting a result of requesting the execution command by the application server using the second encryption key, and processing the response command by processing the response command. If the verification is successful, the terminal device may process a result of requesting the execution command by decrypting the response message using the first encryption key.

이 때, 상기 수행 명령을 처리하는 단계는 상기 수행 명령이 키 발급 요청인 경우, 상기 응답 메시지를 복호화하여 획득한 발급 요청 암호키를 상기 키 유도 함수에 사용되도록 사전 공유키 식별자를 지정하여 사전 공유키로 저장할 수 있다.In this case, when the execution command is a key issuance request, the step of processing the execution command may be pre-shared by designating a pre-shared key identifier to use an issue request encryption key obtained by decrypting the response message for the key derivation function. Can be stored as a key.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 시스템은 검증용 키 페어를 생성하는 키 관리 서버; 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받아, 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 요청 메시지를 암호화하는 단말 기기 및 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지를 복호화하는 어플리케이션 서버를 포함한다.In addition, a system for operating a message encryption key according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a key management server for generating a key pair for verification; Generate an authentication key pair or receive the authentication key pair generated using an information injection program of a network server, and use the authentication private key of the authentication key pair and the verification public key of the verification key pair. And a terminal device for encrypting the request message, and an application server for decrypting the request message using the authentication public key of the authentication key pair and the verification private key of the verification key pair.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 어플리케이션 서버는 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받은 단말 기기로부터 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 암호화된 요청 메시지를 수신하고, 검증용 키 페어를 생성하는 키 관리 서버로부터 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 수신하는 서버 통신부 및 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지를 복호화하는 서버 암호화부를 포함한다.In addition, the application server for operating the message encryption key according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is to generate a key pair for authentication or the authentication key pair generated using an information injection program of the network server The authentication device receives a request message encrypted using the authentication private key of the authentication key pair and the verification public key of the verification key pair from the received terminal device, and generates the verification key pair from the key management server. And a server communication unit for receiving the authentication public key of the key pair and the verification private key of the verification key pair, and a server encryption unit for decrypting the request message using the authentication public key and the verification private key.

본 발명은 기존 대칭키 암호화를 이용하여 안전한 키의 관리 및 분배를 제공할 수 있다.The present invention can provide management and distribution of secure keys using existing symmetric key encryption.

또한, 본 발명은 기존 대칭키 암호화를 이용한 공개키 인증, 암호화 및 복호화를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide public key authentication, encryption and decryption using existing symmetric key encryption.

또한, 본 발명은 암호화 기술 적용의 비용을 절감할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the cost of applying encryption technology.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 어플리케이션 서버를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 키 관리 서버를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 키 저장 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 암호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 복호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 응답 메시지 암호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 응답 메시지 복호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 암호화 메시지의 구성를 나타낸 도면이다.
도 11 내지 13은 본 발명의 일실시예에 따른 니블 넘버(Nibble Number)로 숫자들을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 암호 데이터의 패딩 여부에 따른 MAC Xor 연산 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 MAC 검증 시 암호 데이터의 패딩 여부 확인 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 헤더의 구조와 KDF 호출 시 인자 설정을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 요청 메시지 생성 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 요청 메시지 검증 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 응답 메시지 생성 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 응답 메시지 검증 및 암호키 저장 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 PSK를 메시지 헤더에 설정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram illustrating a system for operating a message encryption key according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a terminal device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating an application server according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a key management server according to an embodiment of the present invention.
5 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key storage process according to an embodiment of the present invention.
6 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a request message encryption process according to an embodiment of the present invention.
7 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a request message decryption process according to an embodiment of the present invention.
8 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a response message encryption process according to an embodiment of the present invention.
9 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a response message decryption process according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing the configuration of an encrypted message according to an embodiment of the present invention.
11 to 13 are diagrams illustrating numbers by a nibble number according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating an operation of calculating MAC Xor according to whether padding of encryption data is performed according to an embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a process of checking whether padding of cipher data is performed during MAC verification according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating the structure of a message header and setting parameters when invoking a KDF according to an embodiment of the present invention.
17 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issue request message generation process according to an embodiment of the present invention.
18 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issuance request message verification process according to an embodiment of the present invention.
19 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issuance response message generation process according to an embodiment of the present invention.
20 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issuance response message verification and encryption key storage process according to an embodiment of the present invention.
21 is a diagram illustrating setting a PSK in a message header according to an embodiment of the present invention.
22 illustrates a computer system according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the repeated description, well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a system for operating a message encryption key according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 암호키 운용을 위한 시스템은 단말 기기(10), 네트워크 서버(20), 어플리케이션 서버(30) 및 키 관리 서버(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a system for operating a message encryption key according to an embodiment of the present invention may include a terminal device 10, a network server 20, an application server 30, and a key management server 100. have.

단말 기기(10)는 메시지를 암호화 및 복호화하기 위한 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 생성할 수 있다.The terminal device 10 may generate a key pair for authentication and terminal identification information for encrypting and decrypting a message.

이 때, 단말 기기(10)는 네트워크 서버(20)가 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성한 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 제공받을 수도 있다.In this case, the terminal device 10 may be provided with a key pair for authentication and terminal identification information generated by the network server 20 using the information injection program.

정보 주입 프로그램은 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보 등을 생성하여 단말 기기(10)에 주입하는 프로그램에 상응할 수 있다.The information injection program may correspond to a program for generating an authentication key pair and terminal identification information and injecting the terminal device 10 into the terminal device 10.

네트워크 서버(20)는 단말 기기(10)가 낮은 성능인 경우, 단말 기기(10)가 인증용 키 페어를 생성하기는 어려울 수 있으므로, 정보 주입 프로그램을 이용하여 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 생성하여 단말 기기(10)에 주입할 수 있다.When the terminal device 10 is of low performance, the network server 20 may have difficulty in generating the authentication key pair. Therefore, the network server 20 uses the information injection program to generate the authentication key pair and the terminal identification information. It may be generated and injected into the terminal device 10.

키 관리 서버(Key Management Server, KMS)(100)는 암호키의 라이프사이클을 관리하는 전용 시스템으로, 암호키의 생성, 저장, 백업, 복구, 분배 및 파기 등의 기능을 제공할 수 있다.The key management server (KMS) 100 is a dedicated system for managing the lifecycle of the encryption key, and may provide functions such as generation, storage, backup, recovery, distribution, and destruction of the encryption key.

키 관리 서버(100)는 메시지를 암호화 및 복호화하기 위한 검증용 키 페어 및 사전 공유키(Pre-Shared Key, PSK)를 생성할 수 있다.The key management server 100 may generate a verification key pair and a pre-shared key (PSK) for encrypting and decrypting a message.

이 때, 키 관리 서버(100)는 어플리케이션 서버(30)를 등록할 수 있다.In this case, the key management server 100 may register the application server 30.

이 때, 단말 기기(10)는 키 관리 서버(100)로부터 검증용 키 페어의 검증용 공개키 및 사전 공유키를 제공 받을 수 있다.In this case, the terminal device 10 may be provided with the verification public key and the pre-shared key of the verification key pair from the key management server 100.

이 때, 단말 기기(100)는 키 관리 서버(100)에 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 단말 식별 정보를 제공할 수 있다.At this time, the terminal device 100 may provide the key management server 100 with the authentication public key of the authentication key pair and the terminal identification information.

이 때, 단말 기기(10)는 인증용 키 페어의 인증용 개인키, 검증용 키 페어의 검증용 공개키, 단말 식별 정보 및 사전 공유키를 안전 영역에 저장할 수 있다.At this time, the terminal device 10 may store the authentication private key of the authentication key pair, the verification public key of the verification key pair, the terminal identification information, and the pre-shared key in the secure area.

또한, 키 관리 서버(100)는 단말 기기(10)로부터 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 단말 식별 정보를 제공 받을 수 있다.In addition, the key management server 100 may be provided with the public key for authentication of the key pair for authentication and the terminal identification information from the terminal device 10.

이 때, 키 관리 서버(100)는 네트워크 서버(20)가 생성한 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 제공받을 수도 있다.In this case, the key management server 100 may be provided with a key pair for authentication and terminal identification information generated by the network server 20.

이 때, 키 관리 서버(100)는 단말 기기(10)에 검증용 키 페어의 검증용 공개키 및 사전 공유키를 제공할 수 있다.In this case, the key management server 100 may provide the terminal device 10 with the verification public key and the pre-shared key of the verification key pair.

이 때, 키 관리 서버(100)는 인증용 키 페어의 인증용 공개키, 검증용 키 페어의 검증용 개인키, 단말 식별 정보 및 사전 공유키를 안전 영역에 저장할 수 있다.At this time, the key management server 100 may store the authentication public key of the authentication key pair, the verification private key of the verification key pair, the terminal identification information, and the pre-shared key in the secure area.

이 때, 키 관리 서버(100)는 안전 영역에 저장된 인증용 키 페어의 인증용 공개키, 검증용 키 페어의 검증용 개인키 및 사전 공유키를 어플리케이션 서버(30)에 제공할 수 있다.In this case, the key management server 100 may provide the application server 30 with the authentication public key of the authentication key pair stored in the secure area, the private key for verification of the verification key pair, and the pre-shared key.

또한, 단말 기기(10)는 요청 메시지를 암호화하여 어플리케이션 서버(30)에 송신할 수 있다.In addition, the terminal device 10 may encrypt the request message and transmit it to the application server 30.

이 때, 단말 기기(10)는 어플리케이션 서버(30)로부터 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하여 검증 및 복호화 할 수 있다.At this time, the terminal device 10 may receive a response message to the request message from the application server 30 to verify and decrypt.

또한, 단말 기기(10)는 어플리케이션 서버(30)에 키 발급을 위한 키 발급 요청 메시지를 송신할 수 있다.In addition, the terminal device 10 may transmit a key issuance request message for issuing a key to the application server 30.

이 때, 단말 기기(10)는 어플리케이션 서버(30)로부터 키 발급 요청 메시지에 대한 키 발급 응답 메시지를 수신하여 검증 및 복호화 할 수 있다.At this time, the terminal device 10 may receive a key issuance response message for the key issuance request message from the application server 30 to verify and decrypt it.

이 때, 단말 기기(10)는 키 발급 응답 메시지를 복호화하여 발급을 요청한 암호키를 획득할 수 있고, 암호키를 저장할 수 있다.At this time, the terminal device 10 may decrypt the key issuance response message to obtain an encryption key requesting issuance, and store the encryption key.

네트워크 서버(20)는 단말 기기(10)와 어플리케이션 서버(30) 사이에서 단말 기기(10)의 관리 및 유·무선 통신을 위한 서비스를 지원할 수 있다.The network server 20 may support a service for management of the terminal device 10 and wired / wireless communication between the terminal device 10 and the application server 30.

이 때, 네트워크 서버(20)는 단말 기기(10)와 어플리케이션 서버(30) 사이의 메시지 송수신을 중개할 수 있다.In this case, the network server 20 may mediate message transmission and reception between the terminal device 10 and the application server 30.

이 때, 네트워크 서버(20)는 어플리케이션 서버(30)를 등록할 수 있다.At this time, the network server 20 may register the application server 30.

어플리케이션 서버(30)는 단말 기기(10)에서 생산된 데이터를 수집 및 요청 처리하고 사용자에게 서비스를 제공할 수 있다.The application server 30 may collect and request data produced by the terminal device 10 and provide a service to a user.

어플리케이션 서버(30)는 단말 기기(10)로부터 수신한 요청 메시지를 검증 및 복호화할 수 있다.The application server 30 may verify and decrypt the request message received from the terminal device 10.

이 때, 어플리케이션 서버(30)는 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(20)로부터 단말 식별 정보를 제공받을 수 있다.In this case, the application server 30 may be provided with terminal identification information from the terminal device 10 or the network server 20.

이 때, 어플리케이션 서버(30)는 단말 식별 정보를 이용하여 키 관리 서버(100)로부터 메시지 암호화 및 복호화에 필요한 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 요청할 수 있다.In this case, the application server 30 may request a public key for authentication, a private key for verification, and a pre-shared key from the key management server 100 using the terminal identification information.

이 때, 어플리케이션 서버(30)는 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 암호화하여 단말 기기(10)에 송신할 수 있다.At this time, the application server 30 may encrypt the response message to the request message and transmit it to the terminal device 10.

또한, 어플리케이션 서버(30)는 단말 기기(10)로부터 수신한 키 발급 요청 메시지를 검증 및 복호화할 수 있다.In addition, the application server 30 may verify and decrypt the key issue request message received from the terminal device 10.

이 때, 어플리케이션 서버(30)는 키 발급 요청에 대한 암호키 발급을 키 관리 서버(100)에 요청할 수 있다.In this case, the application server 30 may request the key management server 100 to issue an encryption key for the key issue request.

이 때, 어플리케이션 서버(30)는 키 관리 서버(100)로부터) 발급 받은 암호키를 수신하여 암호화한 키 발급 응답 메시지를 단말 기기(10)에 송신할 수 있다.In this case, the application server 30 may receive the encryption key issued from the key management server 100 and transmit the encrypted key issuance response message to the terminal device 10.

키 관리 서버(100)는 어플리케이션 서버(30)가 발급을 요청한 암호키를 생성하여 어플리케이션 서버(30)에 제공할 수 있다.The key management server 100 may generate an encryption key requested by the application server 30 to provide it to the application server 30.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a terminal device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기(10)는 단말 통신부(11), 단말 키 관리부(12) 및 단말 키 저장부(13)를 포함할 수 있다.2, a terminal device 10 according to an embodiment of the present invention may include a terminal communication unit 11, a terminal key management unit 12, and a terminal key storage unit 13.

단말 통신부(11)는 메시지를 송수신 할 수 있다.The terminal communication unit 11 may transmit and receive a message.

단말 키 관리부(12)는 단말 기기(10)는 메시지를 암호화 및 복호화하기 위한 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 생성할 수 있다.The terminal key manager 12 may generate an authentication key pair and terminal identification information for encrypting and decrypting a message.

이 때, 단말 통신부(11)는 네트워크 서버(20)가 생성한 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 제공받을 수도 있다.In this case, the terminal communication unit 11 may be provided with a key pair for authentication and terminal identification information generated by the network server 20.

이 때, 단말 통신부(11)는 키 관리 서버(100)로부터 검증용 키 페어의 검증용 공개키 및 사전 공유키를 제공 받을 수 있다.At this time, the terminal communication unit 11 may be provided with the verification public key and pre-shared key of the verification key pair from the key management server 100.

이 때, 단말 통신부(11)는 키 관리 서버(100)에 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 단말 식별 정보를 제공할 수 있다.At this time, the terminal communication unit 11 may provide the public key for authentication and terminal identification information of the key pair for authentication to the key management server 100.

또한, 단말 키 관리부(12)는 요청 메시지를 암호화하여 단말 통신부(11)를 통해 어플리케이션 서버(30)에 송신할 수 있다.In addition, the terminal key management unit 12 may encrypt the request message and transmit the encrypted message to the application server 30 through the terminal communication unit 11.

이 때, 단말 키 관리부(12)는 단말 통신부(11)를 통해 어플리케이션 서버(30)로부터 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하여 검증 및 복호화 할 수 있다.At this time, the terminal key management unit 12 may receive a response message to the request message from the application server 30 through the terminal communication unit 11 to verify and decrypt.

이 때, 단말 키 관리부(11)는 키 발급을 위한 키 발급 요청 메시지를 생성하여 단말 통신부(11)를 통해 어플리케이션 서버(30)에 송신할 수 있다.In this case, the terminal key manager 11 may generate a key issue request message for issuing a key and transmit the generated key issue request message to the application server 30 through the terminal communication unit 11.

이 때, 단말 키 관리부(12)는 단말 통신부(11)를 통해 어플리케이션 서버(30)로부터 키 발급 요청 메시지에 대한 키 발급 응답 메시지를 수신하여 검증 및 복호화 할 수 있다.At this time, the terminal key management unit 12 may receive a key issuance response message for the key issuance request message from the application server 30 through the terminal communication unit 11 to verify and decrypt.

이 때, 단말 키 관리부(12)는 키 발급 응답 메시지를 복호화하여 발급을 요청한 암호키를 획득할 수 있고, 암호키를 단말 키 저장부(13)의 안전 영역에 저장할 수 있다.At this time, the terminal key management unit 12 may decrypt the key issuance response message to obtain an encryption key requesting issuance, and store the encryption key in a safe area of the terminal key storage unit 13.

단말 키 저장부(13)는 안전 영역에 인증용 개인키, 검증용 공개키, 단말 식별 정보 및 사전 공유키를 저장할 수 있다.The terminal key storage unit 13 may store the private key for authentication, the public key for verification, the terminal identification information, and the pre-shared key in the secure area.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 어플리케이션 서버를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an application server according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 어플리케이션 서버(30)는 서버 통신부(31) 및 서버 암호화부(32)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the application server 30 according to an embodiment of the present invention may include a server communication unit 31 and a server encryption unit 32.

서버 통신부(31)는 메시지를 송수신 할 수 있다.The server communication unit 31 may transmit and receive a message.

이 때, 서버 통신부(31)는 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(20)로부터 단말 식별 정보를 제공 받을 수 있다.In this case, the server communication unit 31 may be provided with terminal identification information from the terminal device 10 or the network server 20.

서버 암호화부(32)는 서버 통신부(31)를 통해 단말 기기(10)로부터 수신한 요청 메시지를 검증 및 복호화할 수 있다.The server encryption unit 32 may verify and decrypt the request message received from the terminal device 10 through the server communication unit 31.

이 때, 서버 암호화부(32)는 서버 통신부(31)를 통해 단말 식별 정보를 이용하여 키 관리 서버(100)로부터 메시지 암호화 및 복호화에 필요한 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 요청할 수 있다.At this time, the server encryption unit 32 uses the terminal identification information through the server communication unit 31 to obtain the public key for authentication, the private key for verification and the pre-shared key required for encrypting and decrypting the message from the key management server 100. You can request

이 때, 서버 암호화부(32)는 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 암호화하여 서버 통신부(31)를 통해 단말 기기(10)에 송신할 수 있다.At this time, the server encryption unit 32 may encrypt the response message to the request message and transmit it to the terminal device 10 through the server communication unit 31.

또한, 서버 암호화부(32)는 서버 통신부(31)를 통해 단말 기기(10)로부터 수신한 키 발급 요청 메시지를 검증 및 복호화할 수 있다.In addition, the server encryption unit 32 may verify and decrypt the key issue request message received from the terminal device 10 through the server communication unit 31.

이 때, 서버 암호화부(32)는 키 발급 요청에 대한 암호키 발급을 키 관리 서버(100)에 요청할 수 있다.At this time, the server encryption unit 32 may request the key management server 100 to issue the encryption key for the key issue request.

이 때, 서버 암호화부(32)는 서버 통신부(31)를 통해 키 관리 서버(100)로부터 발급 받은 암호키를 수신하여 암호화한 키 발급 응답 메시지를 단말 기기(10)에 송신할 수 있다.At this time, the server encryption unit 32 may receive the encryption key issued from the key management server 100 through the server communication unit 31 and transmit the encrypted key issuance response message to the terminal device 10.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 키 관리 서버를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a key management server according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키 관리 서버(100)는 통신부(110), 키 관리부(120) 및 키 저장부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the key management server 100 according to an embodiment of the present invention may include a communication unit 110, a key management unit 120, and a key storage unit 130.

통신부(110)는 단말 기기(10)에 검증용 키 페어의 검증용 공개키 및 사전 공유키를 제공할 수 있다.The communication unit 110 may provide the terminal device 10 with a verification public key and a pre-shared key of the verification key pair.

이 때, 통신부(100)는 단말 기기(10)로부터 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 단말 식별 정보를 제공 받을 수 있다.At this time, the communication unit 100 may receive the authentication public key of the authentication key pair and the terminal identification information from the terminal device 10.

이 때, 통신부(100)는 네트워크 서버(20)가 생성한 인증용 키 페어 및 단말 식별 정보를 제공받을 수도 있다.At this time, the communication unit 100 may be provided with a key pair for authentication and terminal identification information generated by the network server 20.

키 관리부(120)는 메시지를 암호화 및 복호화하기 위한 검증용 키 페어 및 사전 공유키를 생성할 수 있다.The key manager 120 may generate a verification key pair and a pre-shared key for encrypting and decrypting a message.

이 때, 키 관리부(120)는 어플리케이션 서버(30)를 등록할 수 있다.In this case, the key manager 120 may register the application server 30.

이 때, 키 관리부(120)는 어플리케이션 서버(30)가 발급을 요청한 암호키를 생성하여 어플리케이션 서버(30)에 제공할 수 있다.In this case, the key manager 120 may generate an encryption key requested by the application server 30 to provide it to the application server 30.

키 저장부(130)는 인증용 키 페어의 인증용 공개키, 검증용 키 페어의 검증용 개인키, 단말 식별 정보 및 사전 공유키를 안전 영역에 저장할 수 있다.The key storage unit 130 may store the authentication public key of the authentication key pair, the verification private key of the verification key pair, the terminal identification information, and the pre-shared key in a safe area.

이 때, 키 관리부(120)는 안전 영역에 저장된 인증용 키 페어의 인증용 공개키, 검증용 키 페어의 검증용 개인키 및 사전 공유키를 어플리케이션 서버(30)에 제공할 수 있다.In this case, the key manager 120 may provide the application server 30 with the authentication public key of the authentication key pair stored in the secure area, the verification private key of the verification key pair, and the pre-shared key.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 키 저장 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.5 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key storage process according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키 저장 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 어플리케이션 서버(30)가 네트워크 서버(20) 및 키 관리 서버(100)에 등록을 요청할 수 있다(S210).Referring to FIG. 5, in the method for operating a message encryption key in a key storage process according to an embodiment of the present invention, an application server 30 first requests a registration to a network server 20 and a key management server 100. It may be (S210).

이 때, 단계(S210)는 네트워크 서버(20)와 키 관리 서버(100)가 어플리케이션 서버(30)를 등록할 수 있다.In this case, in step S210, the network server 20 and the key management server 100 may register the application server 30.

단계(S220)는 네트워크 서버(20)가 정보 주입 프로그램을 이용하여 단말 기기(10)에 단말 식별 정보(Device Unique identifier)를 주입할 수 있다.In operation S220, the network server 20 may inject terminal identification information into the terminal device 10 using an information injection program.

이 때, 단계(S220)는 단말 기기(10)의 출하 전에 단말 식별 정보를 오프라인 상으로 주입할 수도 있다.In this case, step S220 may inject the terminal identification information offline before shipment of the terminal device 10.

이 때, 단계(S220)는 단말 기기(10)가 단말 식별 정보를 생성할 수도 있다.In this case, in step S220, the terminal device 10 may generate terminal identification information.

단계(S230)는 네트워크 서버(20)가 정보 주입 프로그램을 이용하여 인증용 키 페어(인증용 공개키 및 인증용 개인키)를 생성할 수 있다.In operation S230, the network server 20 may generate an authentication key pair (a public key for authentication and a private key for authentication) using an information injection program.

이 때, 단계(S230)는 단말 기기(10)가 인증용 키 페어(인증용 공개키 및 인증용 개인키)를 생성할 수도 있다.At this time, in step S230, the terminal device 10 may generate a key pair for authentication (a public key for authentication and a private key for authentication).

단계(S240)는 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(20)가 단말 식별 정보 및 인증용 공개키를 키 관리 서버(100)에 제공할 수 있다.In operation S240, the terminal device 10 or the network server 20 may provide the terminal identification information and the public key for authentication to the key management server 100.

이 때, 단계(S240)는 단말 식별 정보 및 인증용 공개키를 키 관리 서버(100)에 온라인 또는 오프라인 상으로 등록 및 관리할 수 있다.In this case, step S240 may register and manage the terminal identification information and the public key for authentication online or offline with the key management server 100.

단계(S250)는 네트워크 서버(20)가 인증용 키 페어를 생성한 경우, 인증용 개인키를 오프라인 상으로 안전하게 단말 기기(10)에 주입할 수 있다.In operation S250, when the network server 20 generates a key pair for authentication, the private key for authentication may be safely injected offline to the terminal device 10.

단계(S260)는 키 관리 서버(100)가 검증용 키 페어(검증용 공개키 및 검증용 개인키) 및 사전 공유키(Pre-Shared Key, PSK)를 생성할 수 있다.In operation S260, the key management server 100 may generate a verification key pair (a verification public key and a verification private key) and a pre-shared key (PSK).

단계(S270)는 키 관리 서버(100)가 검증용 공개키 및 사전 공유키를 단말 기기(10)에 제공할 수 있다.In operation S270, the key management server 100 may provide the terminal device 10 with the public key for verification and the pre-shared key.

이 때, 단계(S270)는 네트워크 서버(20)가 제공하는 정보 주입 프로그램 또는 키 관리 서버(100)가 제공하는 정보 주입 프로그램을 이용하여 온라인 또는 오프라인 상으로 검증용 공개키 및 사전 공유키를 안전하게 단말 기기에 주입할 수 있다.At this time, the step (S270) is to secure the public key and pre-shared key for verification online or offline using the information injection program provided by the network server 20 or the information injection program provided by the key management server 100. Can be injected into the terminal device.

단계(S280)는 단말 기기(10)가 인증용 개인키, 검증용 공개키, 단말 식별 정보 및 사전 공유키를 단말 키 저장부(13)의 안전 영역에 주입 및 저장할 수 있다.In operation S280, the terminal device 10 may inject and store the authentication private key, the verification public key, the terminal identification information, and the pre-shared key in a safe area of the terminal key storage unit 13.

단계(S290)는 키 관리 서버(100)가 인증용 공개키, 검증용 개인키, 단말 식별 정보 및 사전 공유키를 키 저장부(130)의 안전 영역에 주입 및 저장할 수 있다.In operation S290, the key management server 100 may inject and store the public key for authentication, the private key for verification, the terminal identification information, and the pre-shared key in the secure area of the key storage unit 130.

관리주체
키 구분Manager
Key separator 단말 기기Terminal equipment 키 관리 서버Key management server 인증용 키Authentication key 개인키Private key 공개키Public key 검증용 키Validation Key 공개키Public key 개인키Private key

표 1은 관리 주체에 따른 키 분류를 나타낸 것을 알 수 있다.Table 1 shows the key classification according to the management authority.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 암호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.6 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a request message encryption process according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 암호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 단말 기기(10)가 인증용 개인키 및 검증용 공개키를 이용하여 제1 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다(S310).Referring to FIG. 6, in the method for operating a message encryption key in a request message encryption process according to an embodiment of the present invention, the terminal device 10 first uses a private key for authentication and a public key for verification. A key Sk may be generated (S310).

단계(S310)는 단말 기기(10)가 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange, DH) 방식을 이용하여 인증용 개인키 및 검증용 공개키로부터 제1 비밀키를 생성할 수 있다.In operation S310, the terminal device 10 may generate a first secret key from an authentication private key and a verification public key using a Diffie-Hellman key exchange (DH) scheme.

공개키를 이용한 디피-헬만 키 교환을 통한 비밀키 암호화는 기존 대칭키 암호화를 활용하면서 공개키를 사용하는 인증 및 안전한 키의 분배가 가능하다.Secret key encryption using Diffie-Hellman key exchange using public key enables the distribution of authentication and secure key using public key while utilizing existing symmetric key encryption.

단계(S320)는 단말 기기(10)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제1 비밀키 및 사전 공유키로부터 제1 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제1 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In step S320, the terminal device 10 uses a key derivation function (KDF) to generate a first encryption key (ENCRYPT KEY) and a first MAC key (MAC KEY) from the first secret key and the pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S320)는 단말 기기(10)가 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 메시지 헤더(42)에 설정할 수 있다.In this case, in step S320, the terminal device 10 may set the number of times i of repeated use of the key derivation function in the message header 42.

단계(S330)는 단말 기기(10)가 제1 암호키를 이용하여 암호 알고리즘(ENCRYPT ALGORITHM)을 통해 요청 메시지(51)를 암호화한 암호화 메시지(ENCRYPTED MESSAGE)(52)를 생성할 수 있다.In operation S330, the terminal device 10 may generate an encrypted message 52 that encrypts the request message 51 through an encryption algorithm ENCRYPT ALGORITHM.

단말 기기(10)가 송신하고자 하는 메시지는 단말 기기(10)에서 수집된 센서 데이터 또는 키 관리 요청 등 안전하게 전송되어야 할 메시지들이 대상이 될 수 있다. 메시지의 구조는 메시지 헤더(Message Header)(42)와 인증을 위한 MAC(메시지 인증 코드; Message Authentication Code) 정보(MAC 값) 그리고 전송할 데이터를 암호화한 메시지 바디(Message Body)로 구성될 수 있다.The message to be transmitted by the terminal device 10 may be a message to be safely transmitted, such as sensor data or a key management request collected by the terminal device 10. The structure of the message may include a message header 42, MAC (Message Authentication Code) information (MAC value) for authentication, and a message body encrypting data to be transmitted.

암호 알고리즘은 단말 기기(10)에서 지원하고, 메시지(51)의 패킷 크기 및 암호 비도 등을 고려한 알맞은 알고리즘이 사용될 수 있다.The encryption algorithm is supported by the terminal device 10, and an appropriate algorithm considering the packet size and encryption ratio of the message 51 can be used.

이 때, 단계(S330)는 단말 기기(10)가 제1 암호키로 대칭키 암호 알고리즘을 이용하여 요청 메시지(51)를 암호화할 수 있다.In this case, in step S330, the terminal device 10 may encrypt the request message 51 using the symmetric key encryption algorithm as the first encryption key.

단계(S340)는 단말 기기(10)가 제1 MAC 키를 이용하여 암호화 메시지(52), 단말 식별 정보(41) 및 암호화 메시지(52)의 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제1 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S340, the terminal device 10 uses the first MAC key to convert the MAC message MAC MAC MAC algorithm (MAC ALGORITHM) into the encrypted message 52, the terminal identification information 41, and the message header 42 of the encrypted message 52. The first MAC value may be calculated by performing a MAC (Message Authentication Code) operation.

MAC 알고리즘은 다양한 상황을 고려한 알고리즘이 사용될 수 있다.The MAC algorithm may be used in consideration of various situations.

단계(S350)는 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)에 메시지 헤더(42)와 함께 제1 MAC 값이 포함된 암호화 메시지(52)를 전송할 수 있다.In operation S350, the terminal device 10 may transmit an encryption message 52 including the first MAC value to the application server 30 together with the message header 42.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 복호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.7 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a request message decryption process according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 복호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 로그인 할 수 있다(S410).Referring to FIG. 7, in the method for operating a message encryption key in the request message decryption process according to an embodiment of the present invention, the application server 30 may first log in to the key management server 100 (S410).

단계(S410)는 키 관리 서버(100)에 로그인 하기 이전에, 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(30)로부터 단말 식별 정보(41)를 제공 받을 수 있고, 단말 기기(10)로부터 암호화 메시지(52)를 수신할 수 있다.Step S410 may be provided with the terminal identification information 41 from the terminal device 10 or the network server 30 before logging in to the key management server 100, and the encrypted message ( 52).

단계(S420)는 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 단말 식별 정보(41)에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 요청할 수 있다.In operation S420, the application server 30 may request the key management server 100 from the authentication public key, the verification private key, and the pre-shared key corresponding to the terminal identification information 41.

단계(S430)는 어플리케이션 서버(30)의 키 발급 요청에 따라, 단말 식별 정보에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 제공할 수 있다.Step S430 may provide an authentication public key, a verification private key, and a pre-shared key corresponding to the terminal identification information according to a key issuance request of the application server 30.

단계(S440)는 어플리케이션 서버(30)가 인증용 공개키 및 검증용 개인키를 이용하여 제2 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다.In operation S440, the application server 30 may generate a second secret key Sk using the authentication public key and the verification private key.

이 때, 단계(S440)는 어플리케이션 서버(30)가 디피-헬만 키 교환 방식(Diffie-Hellman key exchange, DH)을 이용하여 인증용 공개키 및 검증용 개인키로부터 제2 비밀키를 생성할 수 있다.At this time, in step S440, the application server 30 may generate a second secret key from the public key for authentication and the private key for verification using a Diffie-Hellman key exchange method (DH). have.

단계(S450)는 어플리케이션 서버(30)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제2 비밀키 및 사전 공유키로부터 제2 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제2 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In operation S450, the application server 30 may use a key derivation function (KDF) to generate a second encryption key (ENCRYPT KEY) and a second MAC key from the second secret key and the pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S450)는 키 유도 함수 사용을 위해 메시지 헤더(42)에 설정된 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 참조할 수 있다.In this case, step S450 may refer to the repeated use number i of the key derivation function set in the message header 42 to use the key derivation function.

단계(S460)는 어플리케이션 서버(30)가 제2 MAC 키를 이용하여 단말 기기(10)로부터 수신한 암호화 메시지(52), 단말 식별 정보(41) 및 상기 암호화 메시지(52)의 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제2 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S460, the encryption message 52, the terminal identification information 41, and the message header 42 of the encryption message 52 that the application server 30 receives from the terminal device 10 using the second MAC key. ) May be calculated using a MAC (Message Authentication Code) operation using a MAC algorithm (MAC ALGORITHM) to calculate a second MAC value.

단계(S470)는 어플리케이션 서버(30)가 단말 기기(10)로부터 수신한 제1 MAC 값과 제2 MAC 값을 비교하여 암호화 메시지(52)를 검증할 수 있다.In operation S470, the application server 30 may verify the encryption message 52 by comparing the first MAC value and the second MAC value received from the terminal device 10.

이 때, 단계(S470)는 어플리케이션 서버(30)가 제1 MAC 값과 제2 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 실패인 경우, 에러 메시지를 출력하고, 암호화 메시지(52)의 복호화를 수행하지 않을 수 있다.At this time, in step S470, if the result of the application server 30 performing the integrity verification of the first MAC value and the second MAC value is unsuccessful, an error message is output and the encryption message 52 is decrypted. You can't.

단계(S480)는 어플리케이션 서버(30)가 제1 MAC 값과 제2 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 성공인 경우, 암호화 메시지(52)의 검증이 성공인 것으로 판단할 수 있고, 제2 암호키를 이용하여 암호화 메시지(52)를 복호화할 수 있다.In operation S480, when the result of performing the integrity verification of the first MAC value and the second MAC value by the application server 30 is success, it may be determined that the verification of the encryption message 52 is successful, and the second The encryption message 52 can be decrypted using the encryption key.

이 때, 단계(S480)는 복호화한 단말 기기(10)의 요청 메시지(51)를 확인할 수 있다.At this time, in step S480, the request message 51 of the decrypted terminal device 10 may be confirmed.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 응답 메시지 암호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.8 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a response message encryption process according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 응답 메시지 암호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 로그인 할 수 있다(S510).Referring to FIG. 8, in the method for operating a message encryption key in a response message encryption process according to an embodiment of the present invention, the application server 30 may first log in to the key management server 100 (S510).

단계(S510)는 키 관리 서버(100)에 로그인 하기 이전에, 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(30)로부터 단말 식별 정보(41)를 제공 받을 수 있다.In operation S510, before the terminal logs in to the key management server 100, the terminal identification information 41 may be provided from the terminal device 10 or the network server 30.

단계(S520)는 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 단말 식별 정보(41)에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 요청할 수 있다.In operation S520, the application server 30 may request the public key for authentication, the private key for verification, and the pre-shared key corresponding to the terminal identification information 41 from the key management server 100.

단계(S530)는 어플리케이션 서버(30)의 키 발급 요청에 따라, 단말 식별 정보에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 제공할 수 있다.In operation S530, an authentication public key, a verification private key, and a pre-shared key corresponding to the terminal identification information may be provided according to a key issuance request of the application server 30.

단계(S540)는 어플리케이션 서버(30)가 인증용 공개키 및 검증용 개인키를 이용하여 제3 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다.In operation S540, the application server 30 may generate a third secret key Sk by using the public key for authentication and the private key for verification.

이 때, 단계(S540)는 어플리케이션 서버(30)가 디피-헬만 키 교환 방식(Diffie-Hellman key exchange, DH)을 이용하여 인증용 공개키 및 검증용 개인키로부터 제3 비밀키를 생성할 수 있다.At this time, in step S540, the application server 30 may generate a third secret key from the public key for authentication and the private key for verification using a Diffie-Hellman key exchange method (DH). have.

단계(S550)는 어플리케이션 서버(30)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제3 비밀키 및 사전 공유키로부터 제3 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제3 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In operation S550, the application server 30 uses a key derivation function (KDF) to generate a third encryption key (ENCRYPT KEY) and a third MAC key (MAC KEY) from the third secret key and the pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S550)는 어플리케이션 서버(30)가 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 메시지 헤더(42)에 설정할 수 있다.In this case, in step S550, the application server 30 may set the number of times of repeated use of the key derivation function i in the message header 42.

단계(S560)는 어플리케이션 서버(30)가 제3 암호키를 이용하여 암호 알고리즘(ENCRYPT ALGORITHM)을 통해 응답 메시지(51)를 암호화한 암호화 메시지(ENCRYPTED MESSAGE)(52)를 생성할 수 있다.In operation S560, the application server 30 may generate an ENCRYPTED MESSAGE 52 in which the response message 51 is encrypted using an encryption algorithm ENCRYPT ALGORITHM.

이 때, 단계(S560)는 어플리케이션 서버(30)가 제3 암호키로 대칭키 암호 알고리즘을 이용하여 응답 메시지(51)를 암호화할 수 있다.At this time, in step S560, the application server 30 may encrypt the response message 51 using the symmetric key encryption algorithm as the third encryption key.

단계(S570)는 어플리케이션 서버(30)가 제3 MAC 키를 이용하여 암호화 메시지(52), 단말 식별 정보(41) 및 암호화 메시지(52)의 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제3 MAC 값을 산출할 수 있다.In operation S570, the application server 30 may convert the encryption message 52, the terminal identification information 41, and the message header 42 of the encryption message 52 into a MAC algorithm (MAC ALGORITHM). The third MAC value may be calculated by performing a MAC (Message Authentication Code) operation.

단계(S580)는 어플리케이션 서버(30)가 단말 기기(10)에 메시지 헤더(42)와 함께 제3 MAC 값이 포함된 암호화 메시지(52)를 전송할 수 있다.In operation S580, the application server 30 may transmit the encrypted message 52 including the third MAC value to the terminal device 10 together with the message header 42.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 응답 메시지 복호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.9 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a response message decryption process according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 응답 메시지 복호화 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)로부터 응답 메시지(51)를 암호화한 암호화 메시지(52)를 수신할 수 있다(S610).9, in the method for operating a message encryption key in a response message decryption process according to an embodiment of the present invention, first, the terminal device 10 encrypts the response message 51 from the application server 30. The message 52 may be received (S610).

단계(S610)는 단말 기기(10)가 인증용 개인키 및 검증용 공개키를 이용하여 제4 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다.In operation S610, the terminal device 10 may generate a fourth secret key Sk using the authentication private key and the verification public key.

이 때, 단계(S610)는 단말 기기(10)가 디피-헬만 키 교환 방식(Diffie-Hellman key exchange, DH)을 이용하여 인증용 개인키 및 검증용 공개키로부터 제4 비밀키를 생성할 수 있다.In this case, in step S610, the terminal device 10 may generate a fourth secret key from a private key for authentication and a public key for verification using a Diffie-Hellman key exchange method (DH). have.

단계(S620)는 단말 기기(10)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제4 비밀키 및 사전 공유키로부터 제4 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제4 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In step S620, the terminal device 10 uses a key derivation function (KDF) to generate a fourth encryption key (ENCRYPT KEY) and a fourth MAC key (MAC KEY) from the fourth secret key and the pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S620)는 키 유도 함수 사용을 위해 메시지 헤더(42)에 설정된 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 참조할 수 있다.In this case, step S620 may refer to the repeated use number i of the key derivation function set in the message header 42 to use the key derivation function.

단계(S630)는 단말 기기(10)가 제4 MAC 키를 이용하여 어플리케이션 서버(30)로부터 수신한 암호화 메시지(52), 단말 식별 정보(41) 및 상기 암호화 메시지(52)의 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제4 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S630, the encryption message 52, the terminal identification information 41, and the message header 42 of the encryption message 52 that the terminal device 10 receives from the application server 30 using the fourth MAC key. ) May be calculated by using a MAC (Message Authentication Code) operation through a MAC algorithm (MAC ALGORITHM) to calculate the fourth MAC value.

단계(S640)는 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)로부터 수신한 제3 MAC 값과 제4 MAC 값을 비교하여 암호화 메시지(52)를 검증할 수 있다.In operation S640, the terminal device 10 may verify the encryption message 52 by comparing the third MAC value and the fourth MAC value received from the application server 30.

이 때, 단계(S640)는 단말 기기(10)가 제3 MAC 값과 제4 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 실패인 경우, 에러 메시지를 출력하고, 암호화 메시지(52)의 복호화를 수행하지 않을 수 있다.At this time, in step S640, if the terminal device 10 fails to verify the integrity of the third MAC value and the fourth MAC value, an error message is output, and the encryption message 52 is decrypted. You can't.

단계(S650)는 단말 기기(10)가 제3 MAC 값과 제4 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 성공인 경우, 암호화 메시지(52)의 검증이 성공인 것으로 판단할 수 있고, 제4 암호키를 이용하여 암호화 메시지(52)를 복호화할 수 있다.In operation S650, when the terminal device 10 performs integrity verification of the third MAC value and the fourth MAC value, the terminal device 10 may determine that the verification of the encryption message 52 is successful. The encryption message 52 can be decrypted using the encryption key.

이 때, 단계(S650)는 복호화한 어플리케이션 서버(30)의 응답 메시지(51)를 확인할 수 있다.In this case, step S650 may check the response message 51 of the decrypted application server 30.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 암호화 메시지의 구성를 나타낸 도면이다. 도 11 내지 13은 본 발명의 일실시예에 따른 니블 넘버(Nibble Number)로 숫자들을 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing the configuration of an encrypted message according to an embodiment of the present invention. 11 to 13 are diagrams illustrating numbers by a nibble number according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복호화된 암호화 메시지(ENCRYPTED MESSAGE)는 패딩이 존재할 경우, 패딩(PADDING)과 원본 데이터(PLAINTEXT)로 구성되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the decrypted encrypted message ENCRYPTED MESSAGE according to an embodiment of the present invention consists of padding and original data PLAINTEXT.

메시지의 블럭 암호화 시 암호 블럭 크기의 배수가 되어야 하는데, 배수가 되지 않는 경우, 배수에 맞게 데이터의 앞 또는 뒤에 패딩을 추가하여 블럭 크기의 배수로 맞게 처리하여 암호화할 수 있다.When encrypting a block of messages, it should be a multiple of the cipher block size. If the multiple is not multiplied, padding may be added before or after the data to fit the multiple, and processed by multiples of the block size.

이 때, 패딩은 랜덤 니블(RANDOM NIBBLE, 4bit), 패딩 길이 정보(LENGTH OF PADDING) 및 랜덤 패딩(RANDOM PADDING)를 포함할 수 있다.In this case, the padding may include random nibbles (RANDOM NIBBLE, 4bit), padding length information (LENGTH OF PADDING), and random padding (RANDOM PADDING).

패딩 길이 정보는 도 11 내지 도 13에 도시된 니블 넘버(NIBBLE NUMBER) 형태에 상응할 수 있다.The padding length information may correspond to the nibble number type shown in FIGS. 11 to 13.

니블 넘버는 숫자값을 4bit 단위로 표현한 것이며, 0 ~ 7까지의 숫자를 4bit에 표현할 수 있다. 니블 넘버의 첫번째 비트가 0이고, 8이상의 숫자는 첫번째 비트가 1이며, 두번째, 세번째, 네번째 비트는 숫자를 표현을 위한 Nibble(4bit)의 갯수를 의미할 수 있다.The nibble number represents a numeric value in 4 bit units, and a number from 0 to 7 can be expressed in 4 bits. The first bit of the nibble number is 0, the number greater than 8 is the first bit is 1, and the second, third, and fourth bits may represent the number of Nibble (4 bits) for representing the number.

니블 넘버는 최대 7개의 니블(Nibble)을 사용할 수 있고, 0부터 268,435,456까지 숫자를 표현할 수 있다. 니블 넘버는 작은 숫자(0~7)의 사용 빈도가 높을 경우 저장 공간을 줄일 수 있어 효율적이다.The nibble number can use up to 7 nibbles and can represent numbers from 0 to 268,435,456. The nibble number is efficient because it can reduce the storage space when a small number (0 ~ 7) is used frequently.

도 11을 참조하면, 숫자 6을 표현 하는 경우의 니블 넘버를 나타낸 것을 알 수 있고, 도 12를 참조하면, 숫자 30을 표현하는 경우의 니블 넘버를 나타낸 것을 알 수 있고, 도 13을 참조하면, 숫자 425를 표현하는 경우의 니블 넘버를 나타낸 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the nibble number is represented when the number 6 is represented. Referring to FIG. 12, it is understood that the nibble number is represented when the number 30 is represented. Referring to FIG. 13, It can be seen that the nibble number when the number 425 is expressed is represented.

다시 도 10을 참조하면, 패딩의 처리는 패딩의 첫 4bit가 랜덤한 패딩인 랜덤 니블(Random Nibble, 4bit)이며, 다음 4bit 또는 8bit는 페딩 길이 정보(Length of Padding)일 수 있다. 패딩의 길이는 암호 메시지에서 패딩의 길이를 상응할 수 있으므로, 복호화된 암호화 메시지에서 패딩 길이 정보의 다음 bit부터 끝까지의 데이터가 원본 메시지 데이터(PLAINTEXT)에 상응할 수 있다Referring back to FIG. 10, the padding process may be random nibble (4 bits) in which the first 4 bits of padding are random padding, and next 4 bits or 8 bits may be length of padding. Since the length of the padding may correspond to the length of the padding in the encrypted message, the data from the next bit to the end of the padding length information in the decrypted encrypted message may correspond to the original message data PLAINTEXT.

다만, 복호화되지 않은 암호화 메시지에서는 패딩 여부를 알 수 없다.However, whether or not the padding is unknown in the unencrypted encrypted message.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 암호 데이터의 패딩 여부에 따른 MAC Xor 연산 과정을 나타낸 동작흐름도이다.14 is a flowchart illustrating an operation of calculating MAC Xor according to whether padding of encryption data is performed according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 암호 데이터의 패딩 여부에 따른 MAC Xor 연산 과정은 먼저, 메시지 암호화 시, 메시지에 패딩이 존재하는 지 여부를 확인할 수 있다(S710).Referring to FIG. 14, in operation MAC Xor operation according to whether encryption data is padded according to an embodiment of the present invention, when encrypting a message, it may be determined whether padding exists in the message (S710).

이 때, 단계(S710)는 메시지에 패딩이 존재하는 경우, MAC = MAC Xor 1의 Xor 연산을 수행할 수 있고(S720), 메시지에 패딩이 존재하지 않는 경우, MAC= MAC Xor 0의 Xor 연산(S730)을 수행할 수 있다.In this case, step S710 may perform an Xor operation of MAC = MAC Xor 1 if there is padding in the message (S720), and if padding does not exist in the message, Xor operation of MAC = MAC Xor 0. S730 may be performed.

도 14에 도시된 MAC Xor 연산 과정은 도 6의 단계(S330), 단계(S340) 및 도 8의 단계(S560), 단계(S570)의 암호화 메시지 생성 과정에서 수행될 수 있다.The MAC Xor calculation process illustrated in FIG. 14 may be performed in the process of generating an encryption message of steps S330, S340, and S560 and S570 of FIG. 6.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 MAC 검증 시 암호 데이터의 패딩 여부 확인 과정을 나타낸 동작흐름도이다.15 is a flowchart illustrating a process of checking whether padding of cipher data is performed during MAC verification according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 MAC 검증 시 암호 데이터의 패딩 여부 확인 과정은 먼저 피검증 대상의 제1 MAC 값(MAC(1))과 수신한 메시지에 포함된 제2 MAC 값(MAC(2))의 Xor 연산을 수행할 수 있다(S810).Referring to FIG. 15, in a process of verifying MAC according to an embodiment of the present invention, a process of checking whether padding of encryption data is padded may be performed by first checking a first MAC value (MAC (1)) and a second MAC included in a received message An Xor operation of the value MAC (2) may be performed (S810).

단계(S820)는 단계(S810)에서 메시지의 Xor 연산 수행 결과가 0 또는 1이 아닌 경우, 에러 메시지로 판단하여 에러를 출력할 수 있고(S830), 메시지의 Xor 연산 수행 결과가 0 또는 1인 경우, 메시지의 패딩 여부를 확인할 수 있다(S840).In operation S820, when the result of performing the Xor operation of the message is not 0 or 1 in step S810, the result may be determined as an error message and output an error (S830). The result of performing the Xor operation of the message is 0 or 1. In this case, whether or not the message is padded may be checked (S840).

단계(S840)는 메시지의 Xor 연산 수행 결과가 1인 경우, 메시지에 패딩이 포함된 것으로 확인할 수 있고(S850), 메시지의 Xor 연산 수행 결과가 0인 경우, 메시지에 패딩이 포함되지 않은 것으로 확인할 수 있다(S860).In operation S840, when the result of performing the Xor operation of the message is 1, it may be confirmed that the message includes padding (S850). When the result of performing the Xor operation of the message is 0, the operation S0 may be determined that the message does not include padding. It may be (S860).

단계(S850)는 메시지에 패딩이 포함되어 있으므로, 메시지 복호화후 패딩에 관련한 처리를 요청할 수 있다.In operation S850, the padding is included in the message, and thus, a message related to the padding may be requested after the message is decrypted.

도 15에 도시된 패딩 여부 확인 과정은 도 7의 단계(S470) 및 도 9의 단계(S640)의 MAC 검증 과정에서 수행될 수 있다.The padding check process illustrated in FIG. 15 may be performed in the MAC verification process of step S470 of FIG. 7 and step S640 of FIG. 9.

본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기(10) 및 어플리케이션 서버(30)는 디피-헬만 키 교환(DH) 방식을 이용하여 인증용 키 페어 및 검증용 키 페어로부터 비밀키(Sk)를 생성할 수 있고, 사전 공유키(PSK)와 함께 KDF로 암호키와 MAC 키를 생성할 수 있고, 암호키와 MAC 키를 이용하여 메시지를 암호화한 암호화 메시지를 생성할 수 있다. 이 때, 암호화 메시지의 크기는 암호화 알고리즘과 MAC 알고리즘에 따라 메시지의 크기가 결정될 수 있다.The terminal device 10 and the application server 30 according to an embodiment of the present invention generate a secret key Sk from an authentication key pair and a verification key pair by using a Diffie-Hellman key exchange (DH) method. A cryptographic key and a MAC key can be generated by KDF together with a pre-shared key (PSK), and an encrypted message can be generated by encrypting the message using the encryption key and the MAC key. In this case, the size of the encrypted message may be determined according to the encryption algorithm and the MAC algorithm.

무선망 환경에서 메시지의 크기는 패킷 손실률과 비례적인 관계를 가지고 있어 메시지의 크기가 클수록 패킷의 손실률도 커질 수 있다.In a wireless network environment, the message size is proportional to the packet loss rate. As the message size increases, the packet loss rate increases.

암호화 알고리즘과 MAC 알고리즘에 따른 메시지 크기는 표 2 및 표 3과 같이 나타낼 수 있다.Message sizes according to encryption algorithms and MAC algorithms can be shown in Tables 2 and 3.

Crypto Crypto MACMAC AlgorithmAlgorithm Size of Block
(byte)Size of block
(byte) AlgorithmAlgorithm Size of MAC (byte)Size of MAC (byte) TripleDESTripledes 88 MD5MD5 1616 AESAES 1616 SHA1SHA1 2020 ARIAARIA 1616 SHA256SHA256 3232 SEEDSEED 1616 LEALEA 1616

CryptoCrypto MACMAC 원본 데이터 크기
(byte)Original data size
(byte) 메시지 크기
(byte)Message size
(byte) TripleDESTripledes MD5MD5 88 2424 1616 3232 3232 4848 AES, ARIA,
SEED, LEAAES, ARIA,
SEED, LEA SHA1SHA1 1616 3636 3232 5252 SHA256SHA256 1616 4848 3232 6464

표 2 및, 표 3을 참조하면, 원본 데이터 크기가 8byte를 기준으로 메시지의 크기는 최소 24byte 인 것을 알 수 있고, 원본 데이터의 크기가 16byte 기준으로 메시지의 크기가 32byte에서 최대 48byte 인 것을 알 수 있다(단, 암호화 운영모드 NoPadding이며, 메시지 크기에서 헤더는 제외되었다.).Referring to Table 2 and Table 3, it can be seen that the size of the message is at least 24 bytes based on the original data size of 8 bytes, and that the size of the message is 32 bytes up to 48 bytes based on the size of the original data of 16 bytes. (However, the encryption mode of operation is NoPadding, except for the header in the message size.)

AES 암호화 알고리즘과 HMAC-SHA1을 사용할 경우 요청 데이터의 크기가 15byte이라면, 암호 블럭 크기가 16byte와 HMAC-SHA1의 크기 20byte로 암호화 요청 메시지의 크기는 총 36byte 인 것을 알 수 있다. 동일한 암호화 알고리즘으로 응답 데이터 크기가 32byte는 NoPadding 방식의 운영모드일 경우 암호화 응답 메시지는 총 52byte가 될 수 있다.In case of using the AES encryption algorithm and HMAC-SHA1, if the requested data size is 15 bytes, the encryption block size is 16 bytes and the size of the HMAC-SHA1 is 20 bytes, and the total size of the encryption request message is 36 bytes. If the response data size is 32 bytes using the same encryption algorithm and the NoPadding mode of operation, the encryption response message can be 52 bytes in total.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 헤더의 구조와 KDF 호출 시 인자 설정을 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating the structure of a message header and setting parameters when invoking a KDF according to an embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 헤더(42)는 VERSION, OPCODE, PSK ID, NUMBER OF ITERATION, LENGTH OF MAC, LENGTH OF ENCRYPTED 를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16, the message header 42 according to an embodiment of the present invention may include VERSION, OPCODE, PSK ID, NUMBER OF ITERATION, LENGTH OF MAC, and LENGTH OF ENCRYPTED.

메시지 헤더(42)의 구조는 표 4와 같이 나타낼 수 있다.The structure of the message header 42 may be shown in Table 4.

구 분division 크기(bit)Size (bit) 설 명Explanation VersionVersion 44 메시지 버전( 0, 1 )Message version (0, 1) OpCodeOpcode 44 수행 명령의 코드 값Code value of the run command PSK IDPSK ID 88 PSK가 복수개 일 경우 해당 기기의 PSK 식별 고유 값If there are multiple PSKs, unique value for PSK identification of the device Number of IterationNumber of Iteration 88 KDF 함수 호출의 Iteration 값(값 단위 32)Iteration value of the KDF function call (value unit 32) Length of MACLength of MAC 44 최소값은 0이며, MAC 데이터의 길이(값 단위 4byte)The minimum value is 0, the length of the MAC data (4 byte units) Length of EncryptedLength of Encrypted 44 최소값은 0이며, 암호 데이터의 길이(값 단위 8byte)The minimum value is 0, the length of the cipher data (8 bytes in value unit). PaddingPadding 0 ~ 40 to 4 헤더 크기(bit)가 8의 배수가 되도록 한다.Make sure the header size (bit) is a multiple of 8.

본 발명의 일실시예에 따른 OPCODE는 표 5과 같이 나타낼 수 있다.OPCODE according to an embodiment of the present invention can be represented as shown in Table 5.

VersionVersion OpCodeOpcode 수행명령Command 설 명Explanation 00 0000(2) 0000 (2) NOPNOP No OperationNo operation 00 0001(2) 0001 (2) CreateCreate 암호키 생성Generate encryption key 00 0010(2) 0010 (2) RegisterRegister 암호키 등록Encryption Key Registration 00 0011(2) 0011 (2) Re-KeyRe-Key 암호키 갱신Renew encryption key 00 0100(2) 0100 (2) RevokeRevoke 암호키 폐기Encryption Key Revocation 00 0000(2) 0000 (2) EncryptedEncrypted 암호화 데이터로 첫번째 비트가 0인 경우When the first bit is 0 for encrypted data 00 1000(2) 1000 (2) Non-encryptionNon-encryption 비암호화 데이터로 첫번째 비트가 1인 경우If the first bit is 1 for unencrypted data 1One 0000(2) 0000 (2) NOPNOP No OperationNo operation 1One 0001(2) 0001 (2) CretaeCretae 암호키 생성Generate encryption key 1One 0010(2) 0010 (2) RegisterRegister 암호키 등록Encryption Key Registration 1One 0011(2) 0011 (2) Re-KeyRe-Key 기존 대칭키의 대체키 생성Generate alternate key for existing symmetric key 1One 0100(2) 0100 (2) DeriveDerive 암호키 파생Cryptographic Key Derivation 1One 0101(2) 0101 (2) ActivateActivate 암호키 활성화Activation of encryption key 1One 0110(2) 0110 (2) LocateLocate 암호키 조회Encryption Key Lookup 1One 0111(2) 0111 (2) CheckCheck 암호키 검사Encryption Key Check 1One 1000(2) 1000 (2) GetGet 암호키 획득Obtain an encryption key 1One 1001(2) 1001 (2) Get AttributesGet attributes 속성 가져오기Get Property 1One 1010(2) 1010 (2) Add AttributeAdd Attribute 속성 추가Add Property 1One 1011(2) 1011 (2) Modify AttributeModify Attribute 속성 수정Edit properties 1One 1100(2) 1100 (2) Delete AttributeDelete Attribute 속성 삭제Delete property 1One 1101(2) 1101 (2) RevokeRevoke 암호키 폐기Encryption Key Revocation 1One 1110(2) 1110 (2) ArchiveArchive 암호키를 사용하지 못하도록 다른 저장소에 보관Store in another store to prevent use of the passkey 1One 1111(2) 1111 (2) RecoverRecover Archive된 암호키를 복구Recover Archived Encryption Keys

본 발명의 일실시예에 따른 PSK ID는 PSK가 복수개 일 경우 해당 기기의 PSK 식별 고유 값으로 KDF 호출 시 PSK가 선택적으로 사용될 수 있다. PSK 식별 고유 값은 키 관리 서버(100)가 발급할 수 있고, 키 발급 또는 갱신 시 PSK ID가 생성된다. PSK는 해당 기기에 대한 PSK 식별 고유 값으로 다른 기기의 PSK ID와 중복 될 수 있다.PSK ID according to an embodiment of the present invention, when there are a plurality of PSKs, PSK identification unique values of a corresponding device, PSK may be selectively used when calling KDF. The PSK identification unique value may be issued by the key management server 100, and a PSK ID is generated when the key is issued or renewed. The PSK is a unique PSK identification value for the device, and may be duplicated with the PSK ID of another device.

단말 기기(10)는 키 관리 서버(100)에 의해서 최초 PSK가 1개가 주입될 수 있다. 이후, 단말 기기(10)는 키 관리 서버(100)에 직·간접적으로 키를 요청 할 수도 있다. 키의 요청은 생성(Create, Re-Key) 일 수도 있고 등록(Register)일 수도 있다. 이 때, 암호키는 PSK로 다수 개가 존재할 수도 있다. 또한, 키 관리 서버(100)는 PSK를 사전에 여러 개를 생성해서 무작위로 사용 할 수도 있다.  One terminal PSK may be injected into the terminal device 10 by the key management server 100. Thereafter, the terminal device 10 may request a key directly or indirectly from the key management server 100. The request for a key may be a Create (Re-Key) or a Register. At this time, a plurality of encryption keys may exist in the PSK. In addition, the key management server 100 may generate a plurality of PSKs in advance and use them randomly.

본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기(10) 및 어플리케이션 서버(30)는 메시지 암호화를 위한 KDF 호출 시 반복 횟수(Number of Iteration, i)의 인자를 메시지 헤더(42)에 설정할 수 있다.The terminal device 10 and the application server 30 according to an embodiment of the present invention may set a factor of the number of iterations (i) in the message header 42 when a KDF call for message encryption is performed.

이 때, 반복 횟수(i)는 최소 1024회 이상이 권장될 수 있으며, 매회 호출 시 랜덤으로 생성한 32배수의 반복 횟수 값이 KDF 호출 시 인자로 설정될 수 있다.In this case, a minimum number of repetitions (i) may be recommended at least 1024 times, and a value of 32 times the number of repetitions generated randomly in each call may be set as a factor in the KDF call.

설정된 반복 횟수는 헤더에 32를 나눈값으로 설정될 수 있고, 헤더의 반복 횟수 값(Number of Iteration)에 32를 곱한 값을 KDF 호출 시 인자로 설정될 수도 있다.The set number of repetitions may be set to 32 divided by the header, and a value obtained by multiplying the number of iterations of the header by 32 may be set as a factor when invoking KDF.

본 발명의 일실시예에 따른 Length of MAC 은 MAC의 길이 값에 상응할 수 있다. Length of MAC 의 최소값은 0이며, 값 1은 MAC의 길이가 4byte를 의미하며, 니블 넘버(Nibble Number) 형태로 표현될 수 있다.Length of MAC according to an embodiment of the present invention may correspond to the length value of the MAC. The minimum value of Length of MAC is 0, and a value of 1 means that a length of MAC is 4 bytes and may be expressed in the form of a nibble number.

본 발명의 일실시예에 따른 Length of Encrypted 는 암호화 메시지의 길이 값에 상응할 수 있다. Length of Encrypted 의 최소값은 0이며, 값 1은 암호화 메시지의 길이가 8byte를 의미하며, 니블 넘버(Nibble Number) 형태로 표현될 수 있다.Length of Encrypted according to an embodiment of the present invention may correspond to a length value of an encrypted message. The minimum value of Length of Encrypted is 0, and a value of 1 means that an encrypted message has a length of 8 bytes and may be expressed in the form of a nibble number.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기(10) 및 어플리케이션 서버(30)는 메시지 헤더의 VERSION 및 OPCODE의 수행 명령 설정에 따라, 메시지를 통해서 수행 명령을 요청, 검증 및 응답할 수 있다.That is, the terminal device 10 and the application server 30 according to an embodiment of the present invention may request, verify and respond to the execution command through the message according to the setting of the execution command of VERSION and OPCODE of the message header.

본 발명의 일실시예에 따라 도 17 내지 도 21에서는 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)에 키 발급을 요청, 검증, 응답하고 발급 요청한 암호키를 저장하는 수행 명령을 처리하는 과정을 상세히 설명한다.17 to 21 according to an embodiment of the present invention in detail the process of the terminal device 10 processes the execution command for requesting, verifying, and responding to the application server 30 to issue a key and storing the encryption key requested for issuance. Explain.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 요청 메시지 생성 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.17 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issue request message generation process according to an embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 요청 메시지 생성 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 단말 기기(10)가 인증용 개인키 및 검증용 공개키를 이용하여 제1 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다(S910).Referring to FIG. 17, a method for operating a message encryption key in a key issuance request message generation process according to an embodiment of the present invention may be performed by the terminal device 10 using a private key for authentication and a public key for verification. One secret key (Sk) can be generated (S910).

단계(S910)는 단말 기기(10)가 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange, DH) 방식을 이용하여 인증용 개인키 및 검증용 공개키로부터 제1 비밀키를 생성할 수 있다.In operation S910, the terminal device 10 may generate a first secret key from an authentication private key and a verification public key using a Diffie-Hellman key exchange (DH) scheme.

단계(S920)는 단말 기기(10)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제1 비밀키 및 사전 공유키로부터 제1 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제1 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In step S920, the terminal device 10 uses a key derivation function (KDF) to generate a first encryption key (ENCRYPT KEY) and a first MAC key from a first secret key and a pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S920)는 단말 기기(10)가 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 메시지 헤더(42)에 설정할 수 있다.At this time, in step S920, the terminal device 10 may set the number of times of repeated use of the key derivation function i in the message header 42.

이 때, 단계(S920)는 메시지 헤더(42)에 VERSION 과 OPCODE를 설정하여 요청하고자 하는 수행 명령을 설정할 수 있다.At this time, step S920 may set the execution command to request by setting the VERSION and OPCODE in the message header 42.

이 때, 단계(S920)는 키 발급 요청을 위해 메시지 헤더(42)의 VERSION은 0으로 설정할 수 있고, OPCODE는 2:CREATE 로 설정할 수 있다.At this time, in step S920, VERSION of the message header 42 may be set to 0 and OPCODE may be set to 2: CREATE for the key issuance request.

단계(S930)는 암호화 메시지가 없어 별도의 암호 처리는 생략될 수 있다.In operation S930, there is no encryption message, so a separate encryption process may be omitted.

단계(S940)는 단말 기기(10)가 제1 MAC 키를 이용하여 단말 식별 정보(41) 및 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제1 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S940, the terminal device 10 calculates a message authentication code (MAC) through the MAC algorithm (MAC ALGORITHM) on the terminal identification information 41 and the message header 42 by using the first MAC key. The value can be calculated.

이 때, 단계(S940)는 도 14에서 설명한 MAC Xor 연산 과정을 수행할 수 도 있다.In this case, step S940 may perform the MAC Xor calculation process described with reference to FIG. 14.

단계(S950)는 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)에 메시지 헤더(42)와 함께 제1 MAC 값이 포함된 키 발급 요청 메시지(53)를 전송할 수 있다.In operation S950, the terminal device 10 may transmit a key issue request message 53 including the first MAC value to the application server 30 together with the message header 42.

도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 요청 메시지 검증 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.18 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issuance request message verification process according to an embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 요청 메시지 검증 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 로그인 할 수 있다(S1010).Referring to FIG. 18, in the method for operating a message encryption key in a key issue request message verification process according to an embodiment of the present invention, the application server 30 may first log in to the key management server 100 (S1010). ).

단계(S1010)는 키 관리 서버(100)에 로그인 하기 이전에, 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(30)로부터 단말 식별 정보(41)를 제공 받을 수 있고, 단말 기기(10)로부터 키 발급 요청 메시지(53)를 수신할 수 있다.Step S1010 may be provided with terminal identification information 41 from the terminal device 10 or the network server 30 before logging in to the key management server 100, and request for issuing a key from the terminal device 10. Message 53 may be received.

단계(S1020)는 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 단말 식별 정보(41)에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 요청할 수 있다.In operation S1020, the application server 30 may request the public key for authentication, the private key for verification, and the pre-shared key corresponding to the terminal identification information 41 from the key management server 100.

단계(S1030)는 어플리케이션 서버(30)의 키 발급 요청에 따라, 단말 식별 정보에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 제공할 수 있다.In operation S1030, an authentication public key, a verification private key, and a pre-shared key corresponding to the terminal identification information may be provided according to a key issuance request of the application server 30.

단계(S1040)는 어플리케이션 서버(30)가 인증용 공개키 및 검증용 개인키를 이용하여 제2 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다.In operation S1040, the application server 30 may generate a second secret key Sk by using the public key for authentication and the private key for verification.

이 때, 단계(S1040)는 어플리케이션 서버(30)가 디피-헬만 키 교환 방식(Diffie-Hellman key exchange, DH)을 이용하여 인증용 공개키 및 검증용 개인키로부터 제2 비밀키를 생성할 수 있다.At this time, in step S1040, the application server 30 may generate a second secret key from the public key for authentication and the private key for verification using a Diffie-Hellman key exchange method (DH). have.

단계(S1050)는 어플리케이션 서버(30)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제2 비밀키 및 사전 공유키로부터 제2 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제2 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In step S1050, the application server 30 uses a key derivation function (KDF) to generate a second encryption key (ENCRYPT KEY) and a second MAC key (MAC KEY) from the second secret key and the pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S1050)는 키 유도 함수 사용을 위해 메시지 헤더(42)에 설정된 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 참조할 수 있다.In this case, step S1050 may refer to the repeated use number i of the key derivation function set in the message header 42 to use the key derivation function.

이 때, 단계(S1050)는 메시지 헤더(42)에 설정된 VERSION 과 OPCODE를 확인할 수 있다.At this time, step S1050 can check the VERSION and OPCODE set in the message header 42.

이 때, 단계(S1050)는 메시지 헤더(42)에 설정된 VERSION 과 OPCODE를 확인하여 단말 기기(10)가 요청한 수행 명령을 확인할 수 있다.In this case, in step S1050, the execution command requested by the terminal device 10 may be confirmed by checking the VERSION and the OPCODE set in the message header 42.

이 때, 단계(S1050)는 메시지 헤더(42)에 VERSION은 0, OPCODE는 2:CREATE 로 설정된 것을 확인하고, 메시지가 키 발급 요청 메시지인 것을 확인할 수 있다.In this case, step S1050 may confirm that VERSION is set to 0 and OPCODE is set to 2: CREATE in the message header 42, and it may be confirmed that the message is a key issue request message.

단계(S1060)는 어플리케이션 서버(30)가 제2 MAC 키를 이용하여 단말 기기(10)로부터 수신한 키 발급 요청 메시지(53), 단말 식별 정보(41) 및 상기 키 발급 요청 메시지(53)의 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제2 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S1060, the application server 30 receives the key issuance request message 53, the terminal identification information 41, and the key issuance request message 53 received from the terminal device 10 using the second MAC key. The second header value may be calculated by performing a MAC (Message Authentication Code) operation on the message header 42 through a MAC algorithm (MAC ALGORITHM).

단계(S1070)는 어플리케이션 서버(30)가 단말 기기(10)로부터 수신한 제1 MAC 값과 제2 MAC 값을 비교하여 키 발급 요청 메시지(53)를 검증할 수 있다.In operation S1070, the application server 30 may verify the key issue request message 53 by comparing the first MAC value and the second MAC value received from the terminal device 10.

이 때, 단계(S1070)는 어플리케이션 서버(30)가 제1 MAC 값과 제2 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 실패인 경우, 에러 메시지를 출력할 수 있다.In this case, step S1070 may output an error message when the application server 30 fails to verify the integrity of the first MAC value and the second MAC value.

이 때, 단계(S1070)는 도 15에서 설명한 패딩 여부 확인 과정을 수행할 수도 있다.At this time, step S1070 may perform the padding check process described in FIG.

단계(S1080)는 어플리케이션 서버(30)가 제1 MAC 값과 제2 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 성공인 경우, 키 발급 요청 메시지(53)의 검증이 성공인 것으로 판단할 수 있고, 키 발급 요청을 수행할 수 있다.In operation S1080, when the result of performing the integrity verification of the first MAC value and the second MAC value by the application server 30 is success, it may be determined that the verification of the key issuance request message 53 is successful. A request for issuing a key can be performed.

도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 응답 메시지 생성 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.19 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issuing response message generation process according to an embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 응답 메시지 생성 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 로그인 할 수 있다(S1110).Referring to FIG. 19, in the method for operating a message encryption key in the process of generating a key issuing response message according to an embodiment of the present invention, the application server 30 may first log in to the key management server 100 (S1110). ).

단계(S1110)는 키 관리 서버(100)에 로그인 하기 이전에, 단말 기기(10) 또는 네트워크 서버(30)로부터 단말 식별 정보(41)를 제공 받을 수 있다.In operation S1110, the terminal identification information 41 may be provided from the terminal device 10 or the network server 30 before logging in to the key management server 100.

단계(S1120)는 어플리케이션 서버(30)가 키 관리 서버(100)에 발급 요청 암호키, 단말 식별 정보(41)에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 요청할 수 있다.In operation S1120, the application server 30 may request an issue request encryption key, an authentication public key corresponding to the terminal identification information 41, a verification private key, and a pre-shared key from the key management server 100.

단계(S1130)는 어플리케이션 서버(30)의 키 발급 요청에 따라, 발급 요청 암호키를 생성할 수 있다.Step S1130 may generate an issue request encryption key according to a key issue request of the application server 30.

단계(S1140)는 어플리케이션 서버(30)의 키 발급 요청에 따라, 발급 요청 암호키, 단말 식별 정보에 상응하는 인증용 공개키, 검증용 개인키 및 사전 공유키를 제공할 수 있다.In operation S1140, the application server 30 may provide an issue request encryption key, an authentication public key corresponding to the terminal identification information, a verification private key, and a pre-shared key.

단계(S1150)는 어플리케이션 서버(30)가 인증용 공개키 및 검증용 개인키를 이용하여 제3 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다.In operation S1150, the application server 30 may generate a third secret key Sk using the authentication public key and the verification private key.

이 때, 단계(S1150)는 어플리케이션 서버(30)가 디피-헬만 키 교환 방식(Diffie-Hellman key exchange, DH)을 이용하여 인증용 공개키 및 검증용 개인키로부터 제3 비밀키를 생성할 수 있다.In this case, in operation S1150, the application server 30 may generate a third secret key from the public key for authentication and the private key for verification using a Diffie-Hellman key exchange method (DH). have.

단계(S1160)는 어플리케이션 서버(30)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제3 비밀키 및 사전 공유키로부터 제3 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제3 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In operation S1160, the application server 30 uses a key derivation function (KDF) to generate a third encryption key (ENCRYPT KEY) and a third MAC key (MAC KEY) from the third secret key and the pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S1160)는 어플리케이션 서버(30)가 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 메시지 헤더(42)에 설정할 수 있다.At this time, in step S1160, the application server 30 may set the number of times i of repeated use of the key derivation function in the message header 42.

이 때, 단계(S1160)는 메시지 헤더(42)에 VERSION 과 OPCODE를 설정하여 요청하고자 하는 수행 명령을 설정할 수 있다.At this time, step S1160 may set the execution command to request by setting the VERSION and OPCODE in the message header 42.

이 때, 단계(S1160)는 키 발급 요청을 위해 메시지 헤더(42)의 VERSION은 0으로 설정할 수 있고, OPCODE는 2:CREATE 로 설정할 수 있다.At this time, in step S1160, the VERSION of the message header 42 may be set to 0 and the OPCODE may be set to 2: CREATE for the key issuance request.

단계(S1170)는 어플리케이션 서버(30)가 제3 MAC 키를 이용하여 발급 요청 암호키, 단말 식별 정보(41) 및 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제3 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S1170, the application server 30 sends the issuance request encryption key, the terminal identification information 41, and the message header 42 using the MAC algorithm (MAC ALGORITHM) using the third MAC key. The third MAC value may be calculated by calculating.

단계(S1180)는 어플리케이션 서버(30)가 제3 암호키를 이용하여 암호 알고리즘(ENCRYPT ALGORITHM)을 통해 발급 요청 암호키를 암호화한 키 발급 응답 메시지(52)를 생성할 수 있다.In operation S1180, the application server 30 may generate a key issuance response message 52 that encrypts the issuance request encryption key by using an encryption algorithm ENCRYPT ALGORITHM.

이 때, 단계(S1180)는 어플리케이션 서버(30)가 제3 암호키로 대칭키 암호 알고리즘을 이용하여 발급 요청 암호키를 암호화할 수 있다.In this case, in step S1180, the application server 30 may encrypt the issue request encryption key using a symmetric key encryption algorithm as the third encryption key.

이 때, 단계(S1180)는 어플리케이션 서버(30)가 단말 기기(10)에 메시지 헤더(42), 제3 MAC 값 및 발급 요청 암호키가 포함된 키 발급 응답 메시지(52)를 전송할 수 있다.In this case, in operation S1180, the application server 30 may transmit a key issue response message 52 including the message header 42, the third MAC value, and the issue request encryption key to the terminal device 10.

도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 응답 메시지 검증 및 암호키 저장 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법을 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.20 is a sequence diagram illustrating a method for operating a message encryption key in a key issuance response message verification and encryption key storage process according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 키 발급 응답 메시지 검증 및 암호키 저장 과정에서의 메시지 암호키 운용을 위한 방법은 먼저 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)로부터 발급 요청 암호키를 암호화한 키 발급 응답 메시지(52)를 수신할 수 있다(S1210).Referring to FIG. 20, a method for operating a message encryption key in a key issuance response message verification and encryption key storing process according to an embodiment of the present invention may first be a request for encryption from an application server 30 by the terminal device 10. In operation S1210, a key issuance response message 52 in which the key is encrypted may be received.

단계(1210)는 단말 기기(10)가 인증용 개인키 및 검증용 공개키를 이용하여 제4 비밀키(Secret key, Sk)를 생성할 수 있다.In operation 1210, the terminal device 10 may generate a fourth secret key Sk using the authentication private key and the verification public key.

이 때, 단계(S1210)는 단말 기기(10)가 디피-헬만 키 교환 방식(Diffie-Hellman key exchange, DH)을 이용하여 인증용 개인키 및 검증용 공개키로부터 제4 비밀키를 생성할 수 있다.In this case, in step S1210, the terminal device 10 may generate a fourth secret key from the authentication private key and the verification public key by using a Diffie-Hellman key exchange method (DH). have.

단계(S1220)는 단말 기기(10)가 키 유도 함수(Key Derivation Function, KDF)를 이용하여 제4 비밀키 및 사전 공유키로부터 제4 암호키(ENCRYPT KEY) 및 제4 MAC 키(MAC KEY)를 생성할 수 있다.In step S1220, the terminal device 10 uses a key derivation function (KDF) to generate a fourth encryption key (ENCRYPT KEY) and a fourth MAC key from a fourth secret key and a pre-shared key. Can be generated.

이 때, 단계(S1220)는 키 유도 함수 사용을 위해 메시지 헤더(42)에 설정된 키 유도 함수의 반복 사용 횟수(i)를 참조할 수 있다.In this case, step S1220 may refer to the repeated use number i of the key derivation function set in the message header 42 to use the key derivation function.

이 때, 단계(S1220)는 메시지 헤더(42)에 설정된 VERSION 과 OPCODE를 확인할 수 있다.At this time, step S1220 may check VERSION and OPCODE set in the message header 42.

이 때, 단계(S1220)는 메시지 헤더(42)에 설정된 VERSION 과 OPCODE를 확인하여 단말 기기(10)가 요청한 수행 명령을 확인할 수 있다.At this time, step S1220 may check the VERSION and OPCODE set in the message header 42 to confirm the execution command requested by the terminal device 10.

이 때, 단계(S1220)는 메시지 헤더(42)에 VERSION은 0, OPCODE는 2:CREATE 로 설정된 것을 확인하고, 메시지가 키 발급 요청 메시지에 대한 키 발급 응답 메시지인 것을 확인할 수 있다.In this case, step S1220 may verify that VERSION is set to 0 and OPCODE is set to 2: CREATE in the message header 42, and it may be confirmed that the message is a key issuance response message for the key issuance request message.

단계(S1230)는 단말 기기(10)가 제4 MAC 키를 이용하여 어플리케이션 서버(30)로부터 수신한 키 발급 응답 메시지(52), 단말 식별 정보(41) 및 상기 키 발급 응답 메시지(52)의 메시지 헤더(42)를 MAC 알고리즘(MAC ALGORITHM)을 통해 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제4 MAC 값을 산출할 수 있다.In step S1230, the terminal device 10 receives the key issue response message 52, the terminal identification information 41, and the key issue response message 52 received from the application server 30 using the fourth MAC key. The fourth header value may be calculated by performing a MAC (Message Authentication Code) operation on the message header 42 through a MAC algorithm (MAC ALGORITHM).

단계(S1240)는 단말 기기(10)가 어플리케이션 서버(30)로부터 수신한 제3 MAC 값과 제4 MAC 값을 비교하여 암호화 메시지(52)를 검증할 수 있다.In operation S1240, the terminal device 10 may verify the encryption message 52 by comparing the third MAC value and the fourth MAC value received from the application server 30.

이 때, 단계(S1240)는 단말 기기(10)가 제3 MAC 값과 제4 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 실패인 경우, 에러 메시지를 출력할 수 있다.In this case, step S1240 may output an error message if the terminal device 10 fails to verify the integrity of the third MAC value and the fourth MAC value.

이 때, 단계(S1240)는 도 15에서 설명한 패딩 여부 확인 과정을 수행할 수도 있다.At this time, step S1240 may perform the padding check process described in FIG.

단계(S1250)는 단말 기기(10)가 제3 MAC 값과 제4 MAC 값의 무결성 검증을 수행한 결과가 성공인 경우, 키 발급 응답 메시지(52)의 검증이 성공인 것으로 판단할 수 있고, 제4 암호키를 이용하여 키 발급 응답 메시지(52)를 복호화할 수 있다.In operation S1250, when the terminal device 10 performs the integrity verification of the third MAC value and the fourth MAC value, the terminal device 10 may determine that the verification of the key issuance response message 52 is successful. The key issuing response message 52 may be decrypted using the fourth encryption key.

이 때, 단계(S1250)는 키 발급 응답 메시지(52)를 복호화하여 발급 요청 암호키(61)를 획득 할 수 있고, 발급 요청 암호키(61)를 단말 키 저장부(13)의 안전 영역의 사전 공유키 식별자를 지정하여 PSK POOL에 저장할 수 있다.At this time, step S1250 may decrypt the key issuance response message 52 to obtain the issuance request encryption key 61, and the issuance request encryption key 61 is stored in the safe area of the terminal key storage unit 13. Pre-shared key identifier can be designated and stored in PSK POOL.

도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 PSK를 메시지 헤더에 설정하는 것을 나타낸 도면이다.21 is a diagram illustrating setting a PSK in a message header according to an embodiment of the present invention.

도 21을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기(10)는 단말 키 저장부(13)에 저장된 발급 요청 암호키(61)를 사전 공유키로 사용할 수 있다.Referring to FIG. 21, the terminal device 10 according to an embodiment of the present invention may use the issue request encryption key 61 stored in the terminal key storage unit 13 as a pre-shared key.

이 때, 단말 기기(10)는 발급 요청 암호키(61)를 KDF 수행을 위한 사전 공유키로 사용할 수 있다.In this case, the terminal device 10 may use the issue request encryption key 61 as a pre-shared key for performing KDF.

이 때, 단말 기기(10)는 사용된 PSK의 개별 ID를 메시지 헤더(42)의 'PSK ID'로 설정할 수 있다.At this time, the terminal device 10 may set the individual ID of the PSK used as the 'PSK ID' of the message header 42.

도 22은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.22 illustrates a computer system according to an embodiment of the present invention.

도 22을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 기기(10), 네트워크 서버(20) 및 어플리케이션 서버(30)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현될 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 22, the terminal device 10, the network server 20, and the application server 30 according to an embodiment of the present invention may be implemented in a computer system 1100 such as a computer-readable recording medium. have. As shown in FIG. 22, computer system 1100 includes one or more processors 1110, memory 1130, user interface input device 1140, user interface output device 1150 that communicate with each other via a bus 1120. And storage 1160. In addition, the computer system 1100 may further include a network interface 1170 connected to the network 1180. The processor 1110 may be a central processing unit or a semiconductor device that executes processing instructions stored in the memory 1130 or the storage 1160. The memory 1130 and the storage 1160 may be various types of volatile or nonvolatile storage media. For example, the memory may include a ROM 1131 or a RAM 1132.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 IoT 환경에서 기기 인증키를 활용한 메시지 암호키 운용을 위한 단말 기기, 서버, 시스템 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, a terminal device, a server, a system, and a method for operating a message encryption key using a device authentication key in an IoT environment according to the present invention may be limitedly applied to the configuration and method of the embodiments described above. Rather, the embodiments may be configured by selectively combining all or part of the embodiments so that various modifications can be made.

10: 단말 기기 11: 단말 통신부
12: 단말 키 관리부 13: 단말 키 저장부
20: 네트워크 서버 30: 어플리케이션 서버
31: 서버 통신부 32: 서버 암호화부
100: 키 관리 서버 110: 통신부
120: 키 관리부 130: 키 저장부
41: 단말 식별 정보 42: 메시지 헤더
51: 메시지 52: 암호화 메시지
53: MAC
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스
1180: 네트워크10: terminal device 11: terminal communication unit
12: terminal key management unit 13: terminal key storage unit
20: network server 30: application server
31: server communication unit 32: server encryption unit
100: key management server 110: communication unit
120: key management unit 130: key storage unit
41: terminal identification information 42: message header
51: Message 52: Encrypted Message
53: MAC
1100: computer system 1110: processor
1120: bus 1130: memory
1131: Romans 1132: Ram
1140: user interface input device
1150: user interface output device
1160: storage 1170: network interface
1180: network

Claims (20)

메시지 암호키 운용을 위한 단말 기기, 서버 및 시스템을 이용한 방법에 있어서,
상기 단말 기기가, 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받고, 키 관리 서버가, 검증용 키 페어를 생성하는 단계;
상기 단말 기기가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 요청 메시지를 암호화하는 단계; 및
어플리케이션 서버가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지를 복호화하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.In the method using a terminal device, a server and a system for operating a message encryption key,
Generating, by the terminal device, an authentication key pair or receiving the authentication key pair generated by using an information injection program of a network server, and generating, by the key management server, a key pair for verification;
Encrypting, by the terminal device, a request message using an authentication private key of the authentication key pair and a verification public key of the verification key pair; And
Decrypting, by an application server, the request message using the authentication public key of the authentication key pair and the verification private key of the verification key pair;
Method for operating a message encryption key comprising a. 청구항 1에 있어서,
상기 메시지 암호키 운용을 위한 방법은
상기 어플리케이션 서버가, 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 암호화하는 단계; 및
상기 단말 기기가, 상기 인증용 개인키 및 상기 검증용 공개키를 이용하여 상기 응답 메시지를 복호화하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 1,
Method for operating the message encryption key is
Encrypting, by the application server, a response message to the request message using the authentication public key and the verification private key; And
Decrypting, by the terminal device, the response message using the authentication private key and the verification public key;
Method for operating a message encryption key, characterized in that it further comprises. 청구항 2에 있어서,
상기 생성하는 단계는
상기 단말 기기가, 상기 인증용 공개키 및 상기 단말 기기의 단말 식별 정보를 상기 키 관리 서버에 송신하고,
상기 키 관리 서버가, 사전 공유키를 생성하여, 상기 검증용 공개키 및 상기 사전 공유키를 상기 단말 기기에 송신하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 2,
The generating step
The terminal device transmits the authentication public key and terminal identification information of the terminal device to the key management server,
And the key management server generates a pre-shared key and transmits the verification public key and the pre-shared key to the terminal device. 청구항 3에 있어서,
상기 생성하는 단계는
상기 단말 기기가, 상기 인증용 개인키, 상기 검증용 공개키, 상기 단말 식별 정보 및 상기 사전 공유키를 저장하고,
상기 키 관리 서버가, 상기 인증용 공개키, 상기 검증용 개인키, 상기 단말 식별 정보 및 상기 사전 공유키를 저장하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 3,
The generating step
The terminal device stores the authentication private key, the verification public key, the terminal identification information, and the pre-shared key,
And the key management server stores the authentication public key, the verification private key, the terminal identification information, and the pre-shared key. 청구항 4에 있어서,
상기 요청 메시지를 암호화하는 단계는
상기 단말 기기가, 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange) 방식을 이용하여 상기 인증용 개인키 및 상기 검증용 공개키로부터 제1 비밀키를 생성하고,
상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가, 디피-헬만 키 교환 방식을 이용하여 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키로부터 제2 비밀키를 생성하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 4,
Encrypting the request message
The terminal device generates a first secret key from the authentication private key and the verification public key by using a Diffie-Hellman key exchange method,
Decrypting the request message
And the application server generates a second secret key from the authentication public key and the verification private key by using a diff-Hellman key exchange scheme. 청구항 5에 있어서,
상기 요청 메시지를 암호화하는 단계는
상기 단말 기기가, 키 유도 함수(Key derivation function)를 이용하여 상기 제1 비밀키 및 상기 사전 공유키로부터 제1 암호키 및 제1 MAC 키를 생성하고,
상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가, 상기 키 유도 함수를 이용하여 상기 제2 비밀키 및 상기 사전 공유키로부터 제2 암호키 및 제2 MAC 키를 생성하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 5,
Encrypting the request message
The terminal device generates a first encryption key and a first MAC key from the first secret key and the pre-shared key by using a key derivation function,
Decrypting the request message
And the application server generates a second encryption key and a second MAC key from the second secret key and the pre-shared key using the key derivation function. 청구항 6에 있어서,
상기 요청 메시지를 암호화하는 단계는
상기 단말 기기가, 상기 제1 암호키를 이용하여 상기 요청 메시지를 암호화한 암호화 메시지를 생성하고, 상기 제1 MAC 키를 이용하여 상기 암호화 메시지, 상기 단말 식별 정보 및 상기 암호화 메시지의 메시지 헤더를 MAC(Message Authentication Code) 연산하여 제1 MAC 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 6,
Encrypting the request message
The terminal device generates an encrypted message encrypting the request message using the first encryption key, and uses the first MAC key to convert the encrypted message, the terminal identification information, and the message header of the encrypted message. And a first MAC value by calculating a Message Authentication Code. 청구항 7에 있어서,
상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가, 상기 제2 MAC 키를 이용하여 상기 단말 기기로부터 수신한 상기 암호화 메시지, 상기 단말 식별 정보 및 상기 암호화 메시지의 메시지 헤더를 MAC 연산하여 제2 MAC 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 7,
Decrypting the request message
And wherein the application server calculates a second MAC value by MAC computing the message header of the encrypted message, the terminal identification information, and the encrypted message received from the terminal device using the second MAC key. Method for cryptographic key operation. 청구항 8에 있어서,
상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가, 상기 단말 기기로부터 수신한 상기 제1 MAC 값과 상기 제2 MAC 값을 비교하여 상기 암호화 메시지를 검증하고, 상기 제2 암호키를 이용하여 상기 암호화 메시지를 복호화하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 8,
Decrypting the request message
The application server compares the first MAC value and the second MAC value received from the terminal device to verify the encrypted message, and decrypts the encrypted message using the second encryption key. Method for operating the message encryption key. 청구항 9에 있어서,
상기 요청 메시지를 복호화하는 단계는
상기 제1 MAC 값과 상기 제2 MAC 값을 Xor 연산하여 상기 암호화 메시지의 패딩 존재 여부를 확인하고, 상기 패딩 존재 여부에 따라 상기 암호화 메시지를 복호화 후, 패딩 처리하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 9,
Decrypting the request message
Xor operation on the first MAC value and the second MAC value to determine whether there is a padding of the encrypted message, decrypts the encrypted message according to the presence of the padding, and then performs padding processing. Way for you. 메시지 암호키 운용을 위한 단말 기기, 서버 및 시스템을 이용한 방법에 있어서,
상기 단말 기기가, 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받고, 키 관리 서버가, 검증용 키 페어를 생성하는 단계;
상기 단말 기기가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 수행 명령을 포함하는 요청 메시지를 생성하는 단계; 및
어플리케이션 서버가, 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 이용하여 수행 명령을 포함하는 요청 메시지를 검증하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.In the method using a terminal device, a server and a system for operating a message encryption key,
Generating, by the terminal device, an authentication key pair or receiving the authentication key pair generated by using an information injection program of a network server, and generating, by the key management server, a key pair for verification;
Generating, by the terminal device, a request message including an execution command using an authentication private key of the authentication key pair and a verification public key of the verification key pair; And
Verifying, by an application server, a request message including an execution command using an authentication public key of the authentication key pair and a verification private key of the verification key pair;
Method for operating a message encryption key comprising a. 청구항 11에 있어서,
상기 메시지 암호키 운용을 위한 방법은
상기 어플리케이션 서버가, 상기 메시지의 검증이 성공인 경우, 수행 명령을 처리하고, 상기 수행 명령에 대한 응답 메시지를 생성하는 단계; 및
상기 단말 기기가, 상기 응답 메시지를 검증하고, 상기 응답 메시지의 검증이 성공인 경우, 상기 응답 메시지를 복호화하여 상기 수행 명령을 처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 11,
Method for operating the message encryption key is
Processing, by the application server, the execution command when the verification of the message is successful, and generating a response message to the execution command; And
Verifying, by the terminal device, the response message and processing the execution command by decoding the response message when the verification of the response message is successful;
Method for operating a message encryption key, characterized in that it further comprises. 청구항 12에 있어서,
상기 요청 메시지를 생성하는 단계는
상기 단말 기기가, 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange) 방식을 이용하여 상기 인증용 개인키 및 상기 검증용 공개키로부터 제1 비밀키를 생성하고,
상기 요청 메시지를 검증하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가, 디피-헬만 키 교환방식을 이용하여 상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키로부터 제2 비밀키를 생성하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 12,
Generating the request message
The terminal device generates a first secret key from the authentication private key and the verification public key by using a Diffie-Hellman key exchange method,
Verifying the request message
And the application server generates a second secret key from the authentication public key and the verification private key using a diff-Hellman key exchange scheme. 청구항 13에 있어서,
상기 요청 메시지를 생성하는 단계는
상기 단말 기기가, 키 유도 함수(Key derivation function)를 이용하여 상기 제1 비밀키 및 상기 키 관리 서버가 생성한 사전 공유키로부터 제1 암호키 및 제1 MAC 키를 생성하고,
상기 요청 메시지를 검증하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가, 상기 키 유도 함수를 이용하여 상기 제2 비밀키 및 상기 사전 공유키로부터 제2 암호키 및 제2 MAC 키를 생성하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 13,
Generating the request message
The terminal device generates a first encryption key and a first MAC key from a first shared key generated by the first secret key and the key management server using a key derivation function;
Verifying the request message
And the application server generates a second encryption key and a second MAC key from the second secret key and the pre-shared key using the key derivation function. 청구항 14에 있어서,
상기 요청 메시지를 생성하는 단계는
상기 요청 메시지의 메시지 헤더에 수행 명령의 요청을 설정하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 14,
Generating the request message
And setting a request for an execution command in a message header of the request message. 청구항 15에 있어서,
상기 요청 메시지를 검증하는 단계는
상기 요청 메시지의 메시지 헤더에 포함된 수행 명령을 확인하여 상기 수행 명령의 요청을 처리하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 15,
Verifying the request message
And processing the request of the execution command by checking the execution command included in the message header of the request message. 청구항 16에 있어서,
상기 응답 메시지를 생성하는 단계는
상기 어플리케이션 서버가 상기 제2 암호키를 이용하여 상기 수행 명령을 요청한 결과를 암호화하여 상기 응답 메시지를 생성하고,
상기 수행 명령을 처리하는 단계는
상기 응답 메시지의 검증이 성공인 경우, 상기 단말 기기가, 상기 제1 암호키를 이용하여 상기 응답 메시지를 복호화하여 상기 수행 명령을 요청한 결과를 처리하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 16,
Generating the response message
The application server encrypts the result of requesting the execution command using the second encryption key to generate the response message.
Processing the execution command
And if the verification of the response message is successful, the terminal device processes a result of requesting the execution command by decrypting the response message using the first encryption key. 청구항 17에 있어서,
상기 수행 명령을 처리하는 단계는
상기 수행 명령이 키 발급 요청인 경우, 상기 응답 메시지를 복호화하여 획득한 발급 요청 암호키를 상기 키 유도 함수에 사용되도록 사전 공유키 식별자를 지정하여 사전 공유키로 저장하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 방법.The method according to claim 17,
Processing the execution command
If the execution command is a key issuance request, the message encryption key operation characterized in that the issuance request encryption key obtained by decrypting the response message is designated as a pre-shared key identifier for use in the key derivation function and stored as a pre-shared key. Way for you. 검증용 키 페어를 생성하는 키 관리 서버;
인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받아, 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 요청 메시지를 암호화하는 단말 기기; 및
상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지를 복호화하는 어플리케이션 서버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 시스템.A key management server generating a key pair for verification;
Generate an authentication key pair or receive the authentication key pair generated using an information injection program of a network server, and use the authentication private key of the authentication key pair and the verification public key of the verification key pair. A terminal device for encrypting the request message; And
An application server for decrypting the request message using an authentication public key of the authentication key pair and a verification private key of the verification key pair;
System for message encryption key operation comprising a. 인증용 키 페어를 생성하거나 네트워크 서버의 정보 주입 프로그램을 이용하여 생성된 상기 인증용 키 페어를 전달 받은 단말 기기로부터 상기 인증용 키 페어의 인증용 개인키 및 검증용 키 페어의 검증용 공개키를 이용하여 암호화된 요청 메시지를 수신하고, 검증용 키 페어를 생성하는 키 관리 서버로부터 상기 인증용 키 페어의 인증용 공개키 및 상기 검증용 키 페어의 검증용 개인키를 수신하는 서버 통신부; 및
상기 인증용 공개키 및 상기 검증용 개인키를 이용하여 상기 요청 메시지를복호화하는 서버 암호화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 암호키 운용을 위한 어플리케이션 서버.
The authentication private key of the authentication key pair and the public key for verification of the verification key pair are generated from the terminal device that has received the authentication key pair generated by generating an authentication key pair or using an information injection program of a network server. A server communication unit configured to receive an encrypted request message using an encryption key, and to receive an authentication public key of the authentication key pair and a verification private key of the verification key pair from a key management server generating a verification key pair; And
A server encryption unit for decrypting the request message using the authentication public key and the verification private key;
Application server for operating a message encryption key comprising a.
KR1020180059029A 2017-12-28 2018-05-24 TERMMINAL DEVICE, SERVER, SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING MESSAGE ENCRYPTION KEY USING DEVICE AUTHENTICATION KEY IN IoT ENVIRONMENT KR20190133972A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113099443A (en) * 2019-12-23 2021-07-09 阿里巴巴集团控股有限公司 Equipment authentication method, device, equipment and system

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